Questão 8
FUVEST 2003
(FUVEST - 2003 - 2 FASE ) O ímã representado na figura, com largura L = 0,20 m, cria, entre seus pólos, P1 e P2, um campo de indução magnética B, horizontal, de intensidade constante e igual a 1,5T. Entre os pólos do ímã, há um fio condutor f, com massa m=6,0 x kg, retilíneo e horizontal, em uma direção perpendicular à do campo B. As extremidades do fio, fora da região do ímã, estão apoiadas e podem se mover ao longo de guias condutores, verticais, ligados a um gerador de corrente G. A partir de um certo instante, o fio f passa a ser percorrido por uma corrente elétrica constante I = 50A. Nessas condições, o fio sofre a ação de uma força F0, na direção vertical, que o acelera para cima. O fio percorre uma distância vertical d = 0,12 m, entre os pólos do ímã e, a seguir, se desconecta dos guias, prosseguindo em movimento livre para cima, até atingir uma altura máxima H.
Determine:
a) o valor da força eletromagnética F0, em newtons, que age sobre o fio.
b) o trabalho total τ, em joules, realizado pela força F0.
c) a máxima altura H, em metros, que o fio alcança, medida a partir de sua posição inicial.
Gabarito:
Resolução:
a) Temos que a força magnética F0' sobre o trecho de fio imerso no campo é:
b)
c)
Vamos calcular a velocidade do fio no instante em que se desconecta dos guias, então:
Então a altura atingida é dada por:
Portanto, acrescentando a distância vertical percorrida entre os polos do imã, temos:
H = h + d
m