Pesquisadores desenvolveram um detector automático de objetos metálicos para controlar o acesso em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Pesquisadores desenvolveram um detector automático de objetos metálicos para controlar o acesso em laboratórios de segurança. O sistema gera um campo magnético alternado por meio de uma bobina de cobre, oscilando a 5 kHz. Quando um objeto metálico se aproxima, correntes de Foucault são induzidas em sua superfície, modificando a impedância da bobina. Testes com amostras do mesmo material revelaram que um fragmento de 100 g causa queda de 20% na amplitude do sinal de saída, enquanto outro de 10 g produz apenas 2% de atenuação. Com base no texto-base, identifique qual fator fundamenta a maior atenuação observada quando o objeto metálico de 100 g se aproxima do detector.
- A) O aumento de peso gera maior força gravitacional que influencia o campo magnético da bobina.
- B) O objeto mais pesado vibra em ressonância com a frequência de 5 kHz e absorve mais energia magnética.
- C) O incremento de massa eleva a permeabilidade magnética, intensificando o acoplamento à bobina.
- D) A maior condutividade elétrica do objeto mais pesado gera correntes de Foucault mais intensas.
- E) O maior volume e área superficial do objeto de 100 g aumentam a região de interação com o campo magnético.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- O enunciado diz que todos os fragmentos são do mesmo material. Logo, a condutividade elétrica e a permeabilidade magnética são iguais nos dois objetos. A diferença entre eles está apenas no tamanho (massa e volume).
- As correntes de Foucault são induzidas no interior do metal pelo campo alternado da bobina. Quanto maior o volume e a área superficial do objeto, maior é a região em que essas correntes podem circular e interagir com o campo, o que altera mais a impedância da bobina.
- Como o material é o mesmo, a massa de 100 g corresponde a um volume dez vezes maior que o de 10 g. Isso explica a queda de 20% contra 2% de atenuação, por aumentar a região de interação.
- Por que as outras estão erradas: A) o peso não gera influência sobre o campo magnético, pois a força gravitacional é irrelevante para o fenômeno eletromagnético; B) a ressonância mecânica não é o mecanismo do detector, que opera por indução eletromagnética; C) a permeabilidade é propriedade do material, que é o mesmo nos dois casos; D) a condutividade é igual para ambos, pois o material é o mesmo.
- Conclusão: o gabarito oficial E está correto, pois o fator que fundamenta a maior atenuação é o maior volume e área superficial do objeto de 100 g.
💡 Dica: Analise como o tamanho e a área do objeto influenciam o campo magnético e as correntes de Foucault.
Alternativa por alternativa
O aluno supõe que o peso, por si só, cria um efeito sobre o campo magnético da bobina, confundindo força gravitacional com interação eletromagnética.
O aluno associa a frequência de 5 kHz a uma ressonância mecânica do objeto e acredita que a absorção de energia depende de vibração, o que não faz parte do princípio de indução de correntes de Foucault.
O aluno acredita que aumentar a massa altera a permeabilidade magnética do material, ignorando que a permeabilidade é uma propriedade intrínseca do material e não depende da quantidade de massa.
O aluno pensa que o objeto mais pesado tem maior condutividade elétrica, mas o enunciado afirma que as amostras são do mesmo material, de modo que a condutividade é igual nos dois casos.
Por que engana: Confundir massa com permeabilidade magnética ou força gravitacional influenciando o campo magnético.
Correto: maior volume e área projetada geram correntes de Foucault mais intensas, causando maior atenuação.
Raio-X da questão
correntes de Foucault e campo magnético
diagnostico
campo magnético alternado · correntes de Foucault
Estude correntes de Foucault e interação magnética com objetos metálicos.
Confundir massa com permeabilidade magnética ou força gravitacional influenciando o campo magnético.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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