Question

19. Analise as afirmações abaixo em relação à força magnética sobre uma partícula carregada em um campo magnético. Assinale a alternativa correta.

Imagem
Somente II é verdadeira.
Somente IV é verdadeira.
Somente I e II são verdadeiras.
Somente II e III são verdadeiras.
Somente I e IV são verdadeiras


20. Suponha que uma carga elétrica de 4 μC seja lançada em um campo magnético uniforme de 8 T. Sendo de 60º o ângulo formado entre v e B, determine a força magnética que atua sobre a carga supondo que ela foi lançada com velocidade igual a 5 x 10 3 m/s. *
1 ponto
Fmag = 0,0014 . 10 -1 N
Fmag = 1,4 . 10 -3 N
Fmag = 1,2 . 10 -1 N
Fmag = 1,4 . 10 -1 N
Fmag = 0,14 . 10 -1 Nrm​

Answer 1

19)

I. Pode desempenhar o papel de resultante centrípeta

II. É sempre perpendicular à direção de movimento.

III. Nunca pode ser nula, desde que a partícula esteja em movimento

IV. Pode acelerar a partícula aumentando o módulo de sua velocidade

Análise:

I. Verdadeiro. Quando a força magnética é máxima, ela esta está disposta perpendicularmente ao vetor campo magnético, e ao vetor velocidade ao mesmo tempo. Desse modo, os 3 vetores formam um ângulo de 90 graus entre si, caracterizando este estado de força máxima. Quando ela está nesse estado, podemos, por uma análise geométrica da situação, determinar que ela representa de fato a resultante centrípeta na situação. (Fm = Frc).

* Lembrando que, aceleração centrípeta (ac), é igual à v²/R, logo, a força resultante centrípeta (Frc) é igual à (Fr = m . a => Frc = mv²/R)

* Fm = Frc => |q| . v . B . Sen(x) = mv² / R

Note que se o valor de x for 90 graus, significa que Seno de 90 graus é igual à 1, portanto a força terá de fato seu valor máximo nessa situação.

II. Verdadeiro. Se a força existir (se ela não existir, ou seja, a direção do vetor B [Campo magnético] é igual ao do vetor V [Velocidade do corpo] {logo Sen(x) = 0, pois x será igual à 0 graus}, não há o que ser analisado), pela regra da mão esquerda, sempre a encontraremos perpendicular ao vetor velocidade.

III. Falso. Ela pode ser nula, ou seja, não existir, se a direção do vetor B (Campo magnético) for igual ao do vetor V (Velocidade do corpo) [logo Sen(x) = 0, pois x será igual à 0 graus].

* Fm = |q| . v . B . Sen(0)

Fm = (|q| . v . B) . 0

Fm = 0

IV. Falso. A aceleração seria mais corretamente associada ao campo, e isso trás suspeitas na análise da afirmação. Desse modo se a resultante dos campos magnéticos forem 0 (ou simplesmente se o campo magnético for igual a 0T [T = Tesla => Unidade no SI]), a aceleração da partícula será nula por consequência (consequência do campo magnético). Um corpo geralmente já entra em contato com o campo com certa velocidade, e o campo vai gerar força que vai gerar aceleração (2 lei de Newton mostra que a aceleração é gerada por uma força). Se a força magnética for igual à resultante centrípeta (vetores em 90 graus), então não há variação de velocidade, pois o corpo estaria em MCU (movimento circular uniforme), à uma velocidade constante. O mesmo vale para um movimento helicoidal (ângulo dos vetores diferente de 90 graus), e, naturalmente, para um MRU (movimento retilíneo uniforme), onde não há força, e essa não seria a responsável por sua aceleração.

* De qualquer modo, esse raciocínio até faz sentido pra justificar assinalar a alternativa C da questão, já que não existe uma alternativa "I, II e IV corretas" pra nos deixar em dúvida.

19: ALTERNATIVA C

20)

Fm = |q| . v . B . Sen(x)

* Apenas substituir os valores na fórmula:

Fm = (4 . 10^-6) . (5 . 10^3) . 8 . Sen(60)

Fm = 160 x 10^-3 . ([{3}^1/2] /2)

Fm ~ 0,08 x 1,74

Fm ~ 1,4 . 10^-1 N

20: ALTERNATIVA D