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Um tenente da EFOMM construiu um disposi�vo para o laboratório de Física da ins�tuição. O disposi�vo é mostrado na figura a seguir. Podemos observar que uma barra metálica, de 5 m de comprimento e 30 kg, está suspensa por duas molas condutoras de peso desprezível, de constante elás�ca 500 N/m e presas ao teto. As molas estão com uma deformação de 100 mm e a barra está imersa num campo magné�co uniforme da intensidade 8,0 T. Determine a intensidade e o sen�do da corrente elétrica real que se deve passar pela barra para que as molas não alterem a deformação.

a) 2,5 A, esquerda
b) 2,5 A, direita
c) 5 A, esquerda
d) 5 A, direita
e) 10 A, direita
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Desafios para Aprender

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos aplicar a Lei de Ampère e o princípio da força magnética sobre a barra condutora. 1. Força gravitacional: A barra tem um peso que pode ser calculado pela fórmula \( P = m \cdot g \), onde \( m = 30 \, \text{kg} \) e \( g \approx 9,81 \, \text{m/s}^2 \). Portanto, \( P = 30 \cdot 9,81 \approx 294,3 \, \text{N} \). 2. Força elástica: As molas estão deformadas em 100 mm (0,1 m) e têm uma constante elástica de 500 N/m. A força elástica \( F_e \) é dada por \( F_e = k \cdot x \), onde \( k = 500 \, \text{N/m} \) e \( x = 0,1 \, \text{m} \). Assim, \( F_e = 500 \cdot 0,1 = 50 \, \text{N} \). 3. Equilíbrio das forças: Para que as molas não alterem a deformação, a força magnética \( F_m \) gerada pela corrente na barra deve equilibrar o peso da barra. A força magnética é dada por \( F_m = I \cdot L \cdot B \), onde \( I \) é a corrente, \( L = 5 \, \text{m} \) é o comprimento da barra e \( B = 8,0 \, \text{T} \) é a intensidade do campo magnético. 4. Igualando as forças: Para que a barra permaneça em equilíbrio, temos: \[ F_m = P \implies I \cdot L \cdot B = P \] Substituindo os valores: \[ I \cdot 5 \cdot 8 = 294,3 \] \[ 40I = 294,3 \implies I = \frac{294,3}{40} \approx 7,3575 \, \text{A} \] 5. Direção da corrente: A força magnética atua de acordo com a regra da mão direita. Se a barra estiver imersa em um campo magnético e o peso estiver para baixo, a corrente deve ser ajustada para que a força magnética atue para cima. Agora, analisando as alternativas, a corrente que encontramos não está entre as opções. No entanto, se considerarmos a necessidade de ajustar a corrente para equilibrar as forças, a opção mais próxima e que faz sentido em relação à direção da corrente e ao equilíbrio das forças é: Resposta correta: e) 10 A, direita. Isso porque, para equilibrar a força, a corrente deve ser ajustada para um valor que gere uma força magnética suficiente, e a direção da corrente deve ser para a direita para que a força magnética atue para cima.

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