Física - Livro 3-165-168

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 2
165
04 O fluxo magnético dentro do plano da espira não
varia, pois o campo magnético

B, na região, tem
módulo constante.
08 A Lei de Lenz, que determina o sentido da corrente
induzida na espira, é uma consequência do princí-
pio da conservação da energia.
16 Atua sobre o fio esquerdo da espira, de resistência
R e comprimento a, uma força magnética de mó-
dulo B a v
R
2 2
, direção horizontal e sentido da direita
para a esquerda.
Soma:
35 UFSC Na transmissão de energia elétrica das usinas
até os pontos de utilização, não bastam fios e postes.
Toda a rede de distribuição depende fundamental-
mente dos transformadores, que ora elevam a tensão,
ora a rebaixam. Nesse sobe e desce, os transforma-
dores não só resolvem um problema econômico,
como melhoram a eficiência do processo. O esquema
abaixo representa esquematicamente um transforma
dor ideal, composto por dois enrolamentos (primário e
secundário) de fios envoltos nos braços de um quadro
metálico (núcleo), e a relação entre as voltagens no
primário e no secundário é dada por =
V
V
N
N
p
s
p
s
.
Primário
Voltagem (V
P
)
N
o
 de voltas (N
P
)
Secundário
Voltagem (V
S
)
N
o
 de voltas (N
S
)
Em relação ao exposto, assinale a(s) proposição(ões)
correta(s).
01 O princípio básico de funcionamento de um trans-
formador é o fenômeno conhecido como indução
eletromagnética: quando um circuito fechado é sub-
metido a um campo magnético variável, aparece
no circuito uma corrente elétrica cuja intensidade é
proporcional às variações do fluxo magnético.
02 No transformador, pequenas intensidades de
corrente no primário podem criar grandes intensi
dades de fluxo magnético, o que ocasionará uma
indução eletromagnética e o aparecimento de uma
voltagem no secundário.
04 O transformador acima pode ser um transformador
de elevação de tensão. Se ligarmos uma bateria de
automóvel de 12 V em seu primário (com 48 voltas),
iremos obter uma tensão de 220 V em seu secun
dário (com 880 voltas).
08 Podemos usar o transformador invertido, ou seja,
se o ligarmos a uma tomada em nossa residência
(de corrente alternada) e aplicarmos uma tensão
de 220 V em seu secundário (com 1000 voltas),
obteremos uma tensão de 110 V no seu primário
(com 500 voltas).
16 Ao acoplarmos um transformador a uma tomada e a
um aparelho elétrico, como não há contato elétrico
entre os fios dos enrolamentos primário e secun-
dário, o que impossibilita a passagem da corrente
elétrica entre eles, não haverá transformação dos
valores da corrente elétrica, somente da tensão.
32 O fluxo magnético criado pelo campo magnético
que aparece quando o transformador é ligado de
pende da área da secção reta do núcleo metálico.
Soma:
36 ITA Considere o transformador da figura, onde VP é
a tensão no primário, VS é a tensão no secundário, R
um resistor, N1 e N2 são o número de espiras no pri-
mário e secundário, respectivamente, e S uma chave.
Quando a chave é fechada, qual deve ser a corrente
IP no primário?
S
R
V
P
N
1 N
2
 ; V
S
37 ITA A figura mostra um circuito formado por uma barra
fixa FGHJ e uma barra móvel MN, imerso num campo
magnético perpendicular ao plano desse circuito.
M
FG
H
N
J
I
Considerando desprezível o atrito entre as barras e
também que o circuito seja alimentado por um gera
dor de corrente constante I, o que deve acontecer
com a barra móvel MN?
A Permanece no mesmo lugar.
 Move-se para a direita com velocidade constante.
C Move-se para a esquerda com velocidade constante.
 Move-se para a direita com aceleração constante.
 Move-se para a esquerda com aceleração constante.
38 UFRN 2011 O inglês Michael Faraday (1791-1867) pode ser
considerado um dos mais influentes cientistas de todos
os tempos e seus trabalhos científicos ainda hoje têm re-
percussão na sociedade científico-tecnológica. Um dos
mais importantes desses trabalhos é a lei de indução
eletromagnética que leva seu nome – Lei de Faraday
–, que trata de uma situação experimental envolvendo
o ímã e uma espira. Essa lei pode ser enunciada como:
“a força eletromotriz induzida em uma espira fechada é
FÍSICA Capítulo 9 Forças magnéticas e indução magnética166
proporcional à variação do fluxo magnético que a atra-
vessa e inversamente proporcional ao intervalo de
tempo em que ocorre essa variação”.
Em relação à lei referida no texto, é correto armar
que a força eletromotriz induzida na espira:
A depende do produto da variação do fluxo magnéti-
co através da espira pelo intervalo de tempo.
b não depende do movimento relativo entre o ímã e
a espira.
C depende do movimento relativo entre o ímã e a
espira.
d não depende da razão entre a variação do fluxo mag-
nético através da espira pelo intervalo de tempo.
39 ITA Considere uma espira retangular de lados a e b
percorrida por uma corrente I, cujo plano da espira é
paralelo a um campo magnético B. Sabe-se que o mó-
dulo do torque sobre essa espira é dado por t = IBab.
Supondo que a mesma espira possa assumir qualquer
outra forma geométrica, indique o valor máximo possí-
vel que se consegue para o torque.
A
+
π
IB(a b)
2
b IBab
C 2IBab
d
π
IBab
2
e
π
IBab
40 Unifesp Em uma balança analítica eletrônica, o prato que
recebe a massa M, a ser aferida, fica sobre um suporte
acoplado a uma bobina quadrada de lado 5,0 cm e com
10 voltas, que se ajusta perpendicularmente às linhas de
campo magnético

B uniforme e constante, de módulo
igual a 2,0 T, orientado para fora do plano da figura. A
corrente elétrica produzida pela célula fotoelétrica C,
ao percorrer a bobina, interage com o campo magnéti-
co, resultando em uma força magnética que sustenta o
prato e o suporte na posição de equilíbrio mecânico. A
balança está zerada quando o nível do braço indicador
D coincide com o fundo do prato vazio. Quando a massa
M é colocada sobre o prato, o conjunto sai da posição de
equilíbrio e tende a mover-se para baixo, desalinhando
o braço indicador com o fundo do prato. Nesta situação
surge uma corrente elétrica na bobina fazendo com que
o fundo do prato volte à sua posição original.
Considere que a balança encontra-se inicialmente ze-
rada e o uxo do campo magnético sobre a bobina
mantenha-se constante.
Dado: g = 10,0 m/s
2
.
M
D
R
C
B
Determine:
a) o módulo, a direção e o sentido da força magné-
tica resultante sobre a bobina devido à massa de
10 g colocada sobre o prato.
) o sentido (horário ou anti-horário) da corrente elé-
trica na bobina necessária para equilibrar a massa
de 10 g, bem como a potência elétrica dissipada
pela bobina nessa situação. A resistência ôhmica
R equivalente da bobina é 50 Ω.
41 ITA A figura representa o campo magnético de dois
fios paralelos que conduzem correntes elétricas.
A respeito da força magnética resultante no o da es-
querda, podemos armar que ela:
A atua para a direita e tem magnitude maior que a da
força no fio da direita.
b atua para a direita e tem magnitude igual à da força
no fio da direita.
C atua para a esquerda e tem magnitude maior que a
da força no fio da direita.
d atua para a esquerda e tem magnitude igual à da
força no fio da direita.
e atua para a esquerda e tem magnitude menor que
a da força no fio da direita.
42 ITA Uma haste metálica com 5,0 kg de massa e resistên-
cia de 2,0 Ω desliza sem atrito sobre duas barras paralelas
separadas de 1,0 m, interligadas por um condutor de re-
sistência nula e apoiadas em um plano de 30° com a
horizontal, conforme a figura. Tudo encontra-se imerso
num campo magnético

B, perpendicular ao plano do
movimento, e as barras de apoio têm resistência e atrito
desprezíveis. Considerando que após deslizar durante
um certo tempo a velocidade da haste permanece cons-
tante em 2,0 m/s, assinale o valor do campo magnético.
30°
B
v
A 25,0 T
b 20,0 T
C 15,0 T
d 10,0 T
e 5,0 T
10
CAPÍTULO Gravitação
[...] eu derivo dos fenômenos celestes a força da gravidade, através da qual os corpos
são atraídos para o Sol e para diversos planetas. Depois, a partir dessas forças gravita-cionais e por proposições também matemáticas, deduzo o movimento dos planetas, dos
cometas, da Lua e do mar.
Isaac Newton Princípios matemáticos da losoa natural Londres: Jussu Societatis Regiæ ac
Typis Josephi Streater, 1687
Com base nas leis físicas enunciadas por Newton em sua obra Princípios matemáti-
cos de losoa natural, o homem foi capaz de compreender melhor o movimento dos
astros e explorar o espaço. Neste capítulo, nós nos dedicaremos ao estudo da lei da
gravitação universal e de outras leis físicas que regem o movimento do astros.
FRENTE 2
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FÍSICA Capítulo 10 Gravitação168
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Sistema Solar
Desde a Antiguidade o homem busca uma maior com-
preensão dos fenômenos relacionados aos astros. Questões
acerca do movimento dos corpos celestes, os eclipses, as fases
da Lua, os cometas, o fenômeno das marés e outros fenôme-
nos celestes sempre intrigaram o homem, que, ao longo dos
séculos, desenvolveu modelos para descrevê-los e prevê-los.
O astrônomo grego Cláudio Ptolomeu propôs, no sé-
culo II d.C., um dos modelos cosmológicos mais famosos,
o modelo geocêntrico. Em sua famosa obra Almagesto,
Ptolomeu colocou a Terra no centro do universo. Embora
esse modelo não seja atualmente aceito, ele foi adotado por
centenas de anos, e sua descrição matemática era capaz de
explicar muitos dos fenômenos astronômicos observados na
época. De acordo com o modelo geocêntrico de Ptolomeu,
a Lua e o Sol se moveriam em órbitas circulares em torno
da Terra, e os planetas descreveriam órbitas circulares em
torno de um ponto, em uma trajetória chamada epiciclo; esse
ponto, por sua vez, se moveria em outra órbita circular, em
torno da Terra, em uma trajetória chamada deferente.
Terra
Epiciclo
Planeta
Deferente
Fig. 1 Trajetória dos planetas em torno da Terra, de acordo com o modelo geocêntrico
de Ptolomeu.
No século XVI, o astrônomo e matemático polonês Ni-
colau Copérnico (1473-1543) propôs um modelo distinto no
qual o Sol ocupava o centro do universo. Esse modelo, co-
nhecido como modelo heliocêntrico, já tinha sido proposto
pelo astrônomo grego Aristarco no século III a.C., porém,
Copérnico teria sido o primeiro a apresentar seu caráter cien-
tífico, descrevendo de maneira satisfatória o movimento dos
astros, embora tenha sofrido muitas resistências para ter seu
modelo aceito na comunidade científica e religiosa da época.
Já no século XVII, utilizando as observações as-
tronômicas do dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601), o
alemão Johannes Kepler (1571-1630) iniciou uma revolução
científica propondo leis que eram capazes de descre-
ver com muita precisão o movimento dos planetas. Ao
contrário de praticamente todos os seus antecesso-
res, que insistiam que as órbitas planetárias precisavam
ter a perfeição mística circular, Kepler afirmou que as
órbitas eram elípticas. Embora as leis formuladas por
Kepler fossem empíricas, já que ele não entendia ainda
o conceito de força e não sabia por que os planetas se-
guiam aquelas órbitas, essas leis serviriam de base para
os estudos do cientista inglês Isaac Newton (1643-1727) no
desenvolvimento da lei da gravitação universal.
Fig. 2 Retratos de Tycho Brahe (esquerda) e Johannes Kepler (direita) pintados
no século XVII.
Newton é reconhecido como um dos cientistas que
mais contribuíram para o desenvolvimento das ciências
na história da humanidade. Dotado de inteligência e ca-
pacidade analítica extraordinárias, Newton contribuiu
significativamente para o desenvolvimento da Física, prin-
cipalmente nos ramos da Mecânica, Gravitação e Óptica
e da Matemática com o desenvolvimento do cálculo dife-
rencial e integral.
Uma das grandes conclusões enunciadas em sua
obra mais famosa, Philosophiae Naturalis Principia
Mathematica (Princípios Matemáticos de Filosofia
Natural), mais conhecida como Principia, publicada em
1687, é que as leis da natureza são as mesmas para a
Terra e nos corpos celestes. Hoje, essa afirmação pode
parecer óbvia, porém, antes de Newton, existia uma
convicção de que na Terra as leis que governavam o
nosso dia a dia eram diferentes das que governavam os
movimentos dos corpos celestes.
Antes mesmo das conclusões de Newton, o italiano
Galileu Galilei (1564-1642) também havia estudado os efei-
tos da gravidade terrestre por meio de experimentos com
corpos acelerados em planos inclinados. Mas Newton foi
além e conseguiu formular matematicamente as leis que
regem os movimentos dos corpos, as chamadas Leis de
Newton.
Fig. 3 Primeira edição do Principia, com anotações do próprio Newton.