O freio eletromagnético é um dispositivo no qual interações eletromagnéticas provocam uma redução de…

Questão

O freio eletromagnético é um dispositivo no qual interações eletromagnéticas provocam uma redução de velocidade num corpo em movimento, sem a necessidade da atuação de forças de atrito. A experiência descrita a seguir ilustra o funcionamento de um freio eletromagnético. Na figura 1, um ímã cilíndrico desce em movimento acelerado por dentro de um tubo cilíndrico de acrílico, vertical, sujeito apenas à ação da força peso. Na figura 2, o mesmo ímã desce em movimento uniforme por dentro de um tubo cilíndrico, vertical, de cobre, sujeito à ação da força peso e da força magnética, vertical e para cima, que surge devido à corrente elétrica induzida que circula pelo tubo de cobre, causada pelo movimento do ímã por dentro dele. Nas duas situações, podem ser desconsiderados o atrito entre o ímã e os tubos, e a resistência do ar. [IMAGEM] Considerando a polaridade do ímã, as linhas de indução magnética criadas por ele e o sentido da corrente elétrica induzida no tubo condutor de cobre abaixo do ímã, quando este desce por dentro do tubo, a alternativa que mostra uma situação coerente com o aparecimento de uma força magnética vertical para cima no ímã é a indicada pela letra UNESP - 2012

1. A) [IMAGEM]
2. B) [IMAGEM]
3. C) [IMAGEM]
4. D) [IMAGEM]
5. E) [IMAGEM]

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

1. Use a lei de Lenz. A corrente induzida em um circuito tem sentido tal que o campo magnético que ela cria se opõe à variação do fluxo magnético que a produziu. Passo 2: Ao descer, o ímã se aproxima da parte do tubo de cobre que está abaixo dele, e o fluxo magnético nessa região aumenta. Passo 3: Para se opor a esse aumento, a corrente induzida cria um campo com polaridade contrária à do polo do ímã que se aproxima, de modo que a porção do tubo se comporta como um ímã temporário com faces de mesmo nome voltadas uma para a outra. Passo 4: Polos de mesmo nome se repelem, logo o tubo empurra o ímã para cima, que é a força magnética vertical para cima descrita na figura 2. Passo 5: Pela terceira lei de Newton, o ímã também empurra o tubo para baixo, mas essa força atua sobre o tubo e não sobre o ímã, então não entra na análise da força sobre o ímã. Passo 6: A alternativa A apresenta o sentido de corrente induzida que gera o campo oposto ao do polo que se aproxima, produzindo repulsão e força para cima no ímã; por isso é a situação coerente com a questão. Passo 7: A alternativa B tem sentido de corrente que geraria atração entre o tubo e o ímã, com força para baixo, o que contraria o movimento uniforme. Passo 8: A alternativa C inverte a relação entre polaridade do ímã e sentido da corrente, o que leva a uma força no mesmo sentido da queda. Passo 9: A alternativa D associa a corrente a um campo que reforça o fluxo em vez de se opor à sua variação, violando a lei de Lenz. Passo 10: A alternativa E considera o sentido da corrente correto para a repulsão, mas aponta a força no sentido errado em relação ao movimento e à polaridade indicada, por isso não representa uma força vertical para cima no ímã.

💡 Dica: Analise a regra da mão direita para a força magnética e o sentido da corrente induzida.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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