Questões Sobre Força Magnética - Física - Vestibular Tradicional

Para que a força de tração seja igual a zero, a força magnética sobre o lado do condutor deve ser igual à força peso. Assim,

F_mag = F_peso

B . i . l . sen (β) = m . g

0,05 . i . 0,20 . 1 = 8,0 . 10^-3 . 10,0

i = 8,0 A

Resposta correta letra A.

Para resolver este problema devemos usar a regra da mão direita. Note que os fios estão deformadas em razão da força que age sobre eles. A força que age no fio 1 deve ser interpretada como horizontal e da direita para a esquerda. Enquanto no fio 2 uma força vertical para baixo. 

A força é dada pela seguinte expressão nesta situação:

F = B.i.l.senθ
Donde F é a força, B é o campo magnético, i é a corrente, l é o comprimento do fio e θ é o ângulo formado entre a velocidade da carga e o campo.

Mas, para descobrir o sentido da corrente e o campo podemos testar as diferentes configurações de sentido do campo e da corrente com a regra da mão direita e ver qual é a adequada para o problema. 

Com o polegar aponte para o sentido da força, o dedo indicador é relacionado com o sentido da corrente, enquanto o dedo do meio está relacionado com o sentido do campo magnético. 

Testando a primeira opção já vemos que esta satisfaz as condições dadas, sem entrar em contradição entre o sentido do campo, aliás este deve ser o nosso norte para resolver o problema.

Alternativa A)

A fórmula necessária para resolver este problema é dada no próprio enunciado. O seno que aparece na fórmula está relacionado com o ângulo feito entre a velocidade da partícula e o campo magnético ao qual ela está sujeita.
O maior valor para o seno é 1, que ocorre para pi/2 (considerando apenas o intervalo [0, 2*pi]), ou 90°.  Ou seja, a maior força acontecerá quando a velocidade da partícula for perpendicular (ortogonal) ao campo magnético. Isto ocorre para a partícula 3. 
Alternativa C)

Neste exercício, uma molécula de massa (m) descreve uma trajetória circular em um campo magnético uniforme. Deste modo, a força magnética que se equilibrar com a força centrípeta, de modo que:
$Fmag = Fc$
onde a força magnética é:
$Fmag = \left|q\right|.v.B.\sin \left(\theta \right)$
e a força centrípeta é:
$Fc = \frac{m.v^2}{R}$
Deste modo, igualando as duas, temos:
$\left|q\right|.v.B.sin\left(\theta \right) = \frac{m.v^2}{R}$
Como o vetor campo magnético (B) é perpendicular ao vetor velocidade (v), isto é, faz um ângulo de 90º, e o raio da trajetória é a metade de x, ou seja, o raio é x/2. Deste modo:
$\left|q\right|.v.B.sin\left(90º\right) = \frac{m.v^2}{x/2}$
$\left|q\right|.v.B.1 = \frac{2.m.v^2}{x}$
isolando a massa (m), temos que:
$m = \frac{\left|q\right|.v.B.x}{2.v^2}$
simplificando as velocidades (v), temos:
$m = \frac{\left|q\right|.B.x}{2.v}$
Deste modo, a alternativa correta é a alternativa "e",
"$\frac{\mathrm{q} . \mathrm{B} . \mathrm{x}}{2 . \mathrm{V}}.$"

A força magnética em um condutor retílineo é dada pelo produto do campo magnético B pela corrente i e comprimento l do fio. Portanto :

 

Onde θ é o ângulo formado entre B e i (sen90º=1)

 

Pela regra da mão direita, o sentido da força é vertical e descendente, ou seja, para baixo.

 

Alternativa correta é a letra D.

A força magnética na partícula de carga q, com velocidade v, submetida ao campo magnético B, é dada por:

Sendo $\theta$ o ângulo formado entre o vetor velocidade v e o campo magnético B. Para que a força magnética seja nula, o valor do seno deverá ser nulo. Dentre as alternativas, o único valor do ângulo no qual o seno é nulo é o de 0°. Logo, a alternativa correta é a letra A.

A força magnética é dada como o produto entre o campo magnético B, a velocidade da partícula v , a carga q e o ângulo entre a velocidade e o campo sen θ. Portanto :

 

               $\begin{array}{l}{F}_{magnética}=q.v.B.sen\theta \\ \\ B=\frac{F}{q.v.sen\Theta }=\frac{m.a_c}{q.v.sen\theta }\end{array}$

Perceba que m/q = 10^-13 kg e que a_c é a aceleração centrípeta, calculada como a razão do quadrado da velocidade pelo raio da curva r :

 

          $\begin{array}{l}{a}_c=\frac{v²}{r}=\frac{(25.{10}^6)²}{{10}^3}=\frac{625.{10}^{12}}{{10}^3}\\ =625.{10}^9 m/s²\end{array}$

Substituindo esse valor na expressão do campo, obtemos:

 

           $\begin{array}{l}B=\frac{{10}^{-13}.625.{10}^9}{25.{10}^6.1}=25.{10}^{-10 }T\\ \\ =2,5.{10}^{-9} T\end{array}$

Alternativa correta é a letra B.

 Para a resolução deste exercício, temos apenas que analisar a seguinte equação:

onde q=carga elementar, v=velocidade da carga, B=campo elétrico.

Neste exercício, o campo magnético é perpendicular a velocidade, logo a direção das partículas depende apenas do valor da carga elementar.

Logo a melhor resposta esta contida na letra A, pois as cargas 1 e 2 têm que possuir cargas diferentes, pois essas tem direções de movimento opostas, já a carga 3 tem que ser neutra, pois só assim uma carga não é defletida, quando essa possuir velocidade em um campo magnético.