Uma espira retangular com N = 80 voltas tem lados a = 0,10 m e b = 0,20 m (área A = a·b). Percorre corrente I…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma espira retangular com N = 80 voltas tem lados a = 0,10 m e b = 0,20 m (área A = a·b). Percorre corrente I = 2,5 A e está em campo magnético uniforme B = 0,35 T. O plano da espira forma ângulo ? = 30° com B. Calcule o módulo do torque magnético t = N·I·A·B·sin? (t em N·m).
- A) t = 0,70 N·m, tende a alinhar o momento magnético com B.
- B) t = 1,00 N·m, ângulo 45°.
- C) t = 0,90 N·m, ângulo 30°.
- D) t = 0,25 N·m, ângulo 0°.
- E) t = 0,50 N·m, ângulo 60°.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados: N = 80 voltas, I = 2,5 A, a = 0,10 m, b = 0,20 m, B = 0,35 T e o ângulo φ = 30°. Passo 2: Calcule a área: A = a·b = 0,10 · 0,20 = 0,02 m². Passo 3: Calcule o seno do ângulo: sen 30° = 0,5. Passo 4: Aplique a fórmula dada: t = N·I·A·B·sen φ = 80 · 2,5 · 0,02 · 0,35 · 0,5. Passo 5: Efetue as multiplicações: 80 · 2,5 = 200; 200 · 0,02 = 4; 4 · 0,35 = 1,4; 1,4 · 0,5 = 0,70 N·m. Passo 6: Conclusão: o torque é 0,70 N·m, o que corresponde à alternativa A, igual ao gabarito oficial. Passo 7: Por que as demais estão erradas: a alternativa B usa sen 45°, que não é o ângulo dado; a alternativa C resulta de erro de cálculo, pois o produto correto é 0,70; a alternativa D ignora fatores como N ou B; a alternativa E usa o ângulo de 60°, que não é o ângulo informado na fórmula. Passo 8: Observação: em física rigorosa, o ângulo da fórmula τ = NIAB·sen θ é o ângulo entre o vetor normal à espira e B. Se o plano faz 30° com B, esse ângulo seria 60°, e o resultado seria cerca de 1,21 N·m, valor que não aparece nas alternativas. A questão, porém, define explicitamente sen φ com φ = 30°, então a resposta esperada pelo enunciado é 0,70 N·m.
💡 Dica: Calcule a área da espira e aplique a fórmula do torque magnético.
Alternativa por alternativa
A = 0,10·0,20 = 0,02 m². t = N·I·A·B·sin30° = 80·2,5·0,02·0,35·0,5 = 0,70 N·m. O torque tende a alinhar o dipolo magnético com o campo.
O aluno provavelmente trocou o seno de 30° por um valor de 45° e obteve cerca de 1,00 N·m, sem conferir o ângulo dado no enunciado.
O aluno chegou ao valor 0,90 N·m por erro aritmético na multiplicação dos fatores, ou seja, não conseguiu produzir o valor correto de 0,70 N·m. O ângulo de 30° estaria correto, mas a conta não.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula do torque magnético e calcular incorretamente o valor, resultando em uma resposta que não considera o ângulo corretamente.
O aluno pode ter multiplicado apenas parte dos fatores (por exemplo, I e a, obtendo 0,25) e deixado de lado N, B e o seno, além de associar torque nulo a ângulo de 0°.
O aluno pode ter usado o ângulo complementar de 60° (ângulo entre a normal e B), mas não fez a conta corretamente, chegando a 0,50 N·m em vez de cerca de 1,21 N·m.
Raio-X da questão
torque magnético
avaliacao
cálculo de torque magnético · sistemas de unidades
Revisar a fórmula do torque magnético e suas variáveis.
O aluno pode confundir a fórmula do torque magnético e calcular incorretamente o valor, resultando em uma resposta que não considera o ângulo corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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