No saguão de uma estação de metrô, uma mostra interativa convida o público a soltar um ímã cilíndrico de…

Questão

No saguão de uma estação de metrô, uma mostra interativa convida o público a soltar um ímã cilíndrico de neodímio por dentro de dois tubos verticais, ambos com 1,2 m de comprimento e mesmo diâmetro interno: um de PVC e outro de cobre. O ímã tem massa de 50 g e é solto do repouso na entrada superior. Voluntários medem o tempo de queda com cronômetro: no tubo de PVC, o ímã leva cerca de 0,36 s; no tubo de cobre, cerca de 2,8 s. Para preparar a placa explicativa, a equipe adota g = 10 m/s^2 e considera que, no tubo de cobre, a energia potencial gravitacional perdida pelo ímã se transforma predominantemente em aquecimento do tubo durante a queda. Analise as informacoes do texto e identifique a mensagem mais adequada para a placa, comunicando a potencia media aproximada envolvida e a explicacao fisica para a queda mais lenta no cobre.

1. A) Potencia media de 0,2 W; correntes induzidas no cobre se opoem ao movimento, como um freio magnetico sem contato.
2. B) Potencia media de 0,02 W; correntes induzidas no cobre se opoem ao movimento, como um freio magnetico sem contato.
3. C) Potencia media de 0,2 W; o cobre atrai o ima e aumenta o peso efetivo, retardando a queda.
4. D) Potencia media de 0,6 W; a queda e mais lenta porque o cobre impede a passagem do campo magnetico.
5. E) Potencia media de 1,7 W; correntes induzidas no cobre se opoem ao movimento, como um freio magnetico sem contato.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

1. Calculo a energia potencial gravitacional perdida pelo ima na queda no tubo de cobre. Dados: m = 50 g = 0,05 kg, g = 10 m/s^2 e h = 1,2 m. Logo Ep = m x g x h = 0,05 x 10 x 1,2 = 0,6 J. Passo 2: Como a energia perdida se transforma predominantemente em aquecimento do tubo, a energia dissipada no cobre e de aproximadamente 0,6 J. Passo 3: A potencia media e a energia dividida pelo tempo de queda: P = E / t = 0,6 / 2,8 = 0,21 W, ou seja, cerca de 0,2 W. Passo 4: Sobre a explicacao fisica, a queda mais lenta no cobre ocorre porque o ima em movimento cria um fluxo magnetico variavel no tubo condutor; pela lei de Faraday-Lenz surgem correntes induzidas (correntes de Foucault) que, pela lei de Lenz, se opoem a variacao do fluxo, ou seja, ao movimento. Essas correntes dissipam energia por efeito Joule, e a energia vem da queda do ima, que desce mais devagar, como um freio magnetico sem contato. Passo 5: Por que as outras estao erradas: B usa a potencia de 0,02 W, que resulta de esquecer o fator g; C atribui a lentidao a uma atracao do cobre pelo ima, o que nao ocorre com um metal nao magnetico como o cobre; D confunde energia com potencia e ainda atribui a lentidao a um bloqueio do campo magnetico, que nao acontece; E divide a energia pelo tempo da queda no PVC (0,36 s), e nao pelo tempo no cobre, que e o caso analisado. Assim, a alternativa A e a mais adequada para a placa.

💡 Dica: Calcule a potência média usando energia e tempo, e relacione a física das correntes induzidas.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• — Se eu passo o ima devagar, a luz quase nao aparece; se passo rapido, ela fica forte! — comentou uma visitante diante…
• No cais, voluntarios testam um prototipo de boia sinalizadora para ficar acesa em noites sem energia. Dentro da boia, um…
• Durante a montagem de um estande interativo em uma feira de bairro, um grupo instalou uma bobina (500 espiras) ligada a…
• No saguão de um museu de ciência, um monitor prepara uma placa explicativa para um equipamento em que um pequeno motor…
• No makerspace de um centro comunitario, uma voluntaria testou o atrito de um tampo de MDF usando uma rampa com angulo de…
• "Se essa peca for de aluminio, ela e bem mais leve que uma de aco do mesmo tamanho", comentou um mecanico ao conferir a…