Uma barra condutora de comprimento L = 0,500 m move-se com velocidade v = 15,0 m/s perpendicular a um campo…

Questão

Uma barra condutora de comprimento L = 0,500 m move-se com velocidade v = 15,0 m/s perpendicular a um campo magnético uniforme B = 0,300 T. A barra fecha-se por resistor R = 2,00 O formando circuito. (a) Calcule a fem induzida e, a corrente I, a potência P dissipada em regime e a energia E dissipada em t = 10,0 s. (b) Redija um texto dirigido ao público leigo avaliando se essa energia poderia aquecer um implante médico e discuta implicações éticas e limites dos dados.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos: e = B·L·v = 0,300 T·0,500 m·15,0 m/s = 2,25 V. I = e/R = 2,25 V / 2,00 O = 1,125 A. P = I²R = (1,125 A)²·2,00 O = 2,53 W. Energia em 10,0 s: E = P·t = 2,53 W·10,0 s = 25,3 J. Avaliação e comunicação (modelo): explique, em linguagem simples, que a barra gera 2,25 V e dissipa ˜2,5 W, totalizando ˜25 J em 10 s. Compare esse valor com efeitos térmicos plausíveis: supondo absorção total por um pequeno implante de massa m_imp = 5,0 g (0,005 kg) e calor específico aproximado c = 3,5×10^3 J·kg?1·K?1, o aquecimento máximo idealizado ?T = E/(m_imp·c) ˜ 25,3/(0,005·3500) ˜ 1,45 °C. Informe que este é um limite superior (hipótese conservadora) — na prática parte da energia se dissiparia no circuito ou no tecido circundante, portanto o aquecimento real tende a ser menor. Recomende comunicar incertezas, pressupostos e margem de segurança: indicar hipóteses (toda a energia absorvida pelo implante), variabilidade dos materiais e da geometria, e necessidade de medições experimentais e testes in vitro/in vivo antes de concluir risco. Discuta ética: não apresentar conclusões definitivas sem dados, evitar alarmismo, propor rotinas de consentimento e rotulagem de dispositivos e estabelecer limites de exposição conservadores; envolver especialistas clínicos, reguladores e representantes dos usuários na avaliação de risco.

Explicação

Os cálculos realizados demonstram a aplicação das leis de indução eletromagnética, permitindo determinar a força eletromotriz gerada, a corrente elétrica, a potência dissipada e a energia total ao longo do tempo. A avaliação do aquecimento potencial do implante médico ilustra a importância de considerar a eficiência na transferência de energia e os limites práticos, além de ressaltar a necessidade de comunicação clara sobre incertezas e riscos. A discussão ética enfatiza a responsabilidade na apresentação de dados e na inclusão de diversas partes interessadas no processo de avaliação de riscos associados a dispositivos médicos.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• (DISSERTATIVA, Dificuldade 3) Uma espira circular de fio homogêneo tem raio R = 0,10 m e resistência elétrica r = 0,50…
• Uma espira retangular de resistência R = 2,0 O tem largura w = 0,10 m (dimensão paralela ao movimento) e comprimento l =…
• Um conjunto de N = 200 voltas com área por volta A = 1,0×10?² m² está em um campo magnético uniforme B inicialmente…
• Uma bobina circular de raio R = 0,050 m produz, no centro, um campo magnético B(t) = B0·cos(2p f t) com B0 = 2,0×10^-4 T…

Todas as questões de Biodiversidade e Sustentabilidade