Cesgranrio Petrobras 2017 Física · Indução eletromagnética
Questão 33
Em um experimento, um ímã percorre a trajetória reta AB, com velocidade constante, atravessando uma espira metálica conectada a um voltímetro, como mostra a Figura abaixo.
A voltagem indicada pelo voltímetro ao longo da trajetória do ímã é aproximadamente representada pelo seguinte gráfico:
Resolução comentada
Situar o problema antes de resolver.
Assunto
Faraday: a fem é a taxa de variação do fluxo, que cresce na chegada do ímã e decresce na saída, dando dois pulsos opostos.
Objetivo
Conceitos para revisar
Fluxo pela espira
Cresce à medida que o ímã se aproxima, é máximo com o ímã no centro e decresce quando ele se afasta.
Fem
É menos a derivada do fluxo: um sinal na chegada, zero no centro, o sinal oposto na saída. Qual sinal vem primeiro depende de como o voltímetro está ligado.
Preparar o terreno antes de resolver.
A figura da prova
Uma linha tracejada de A, à esquerda, a B, à direita. Um ímã em barra, S à esquerda e N à direita, com uma seta para a direita, entrando numa espira vertical ligada a um voltímetro com terminais − e +. As alternativas são gráficos de voltagem por tempo: (A) um pulso positivo; (B) um pulso negativo; (C) positivo depois negativo; (D) negativo depois positivo; (E) dois pulsos positivos.
As alternativas em figura
- A
- Um único pulso positivo, subindo de zero e voltando a zero.
- B
- Um único pulso negativo.
- C
- Um pulso positivo seguido de um negativo, cruzando o zero no meio.
- D
- Um pulso negativo seguido de um positivo, cruzando o zero no meio.
- E
- Dois pulsos positivos seguidos, tocando o zero entre eles.
Dados
| Grandeza | Valor |
|---|---|
| Ímã | S à esquerda, N à direita, movendo-se de A para B, velocidade constante |
| Espira | entre A e B, com voltímetro de terminais − e + |
| Pergunta | o gráfico da voltagem ao longo da trajetória |
Conversões
Nenhuma: a questão é qualitativa.
Estratégia
- Dois pulsos de sinais opostos: elimina (A), (B) e (E).
- Com a ligação do voltímetro da figura, o primeiro é negativo.
Agora sim, resolver.
Passos lógicos
A resolução tem 4 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.
Forma geral
Fluxo sobe e depois desce: a fem tem um pulso de cada sinal, com zero quando o ímã está centrado.
Descartar
Um pulso só, ou dois do mesmo sinal, não descrevem sobe e desce.
Sinal
Com o N entrando primeiro e a polaridade do voltímetro da figura, a leitura começa negativa e termina positiva.
Responder
(D).
Resposta
Acelerar, conferir e escapar da armadilha.
Como resolver rápido
Atravessar a espira sempre dá dois pulsos opostos. A escolha entre (C) e (D) é a polaridade, e a banca adota a leitura que começa negativa.
1Dois pulsos opostos, o negativo primeiro
(D). Atalho mental.
Avaliar a coerência
1Fluxo que sobe e desce dá derivada com dois sinais
Elimina (A), (B) e (E). Atalho mental.
2A fem é zero com o ímã no centro
Os dois gráficos que sobram cruzam o zero no meio; a polaridade do voltímetro decide (D).
Cuidado com a pegadinha
Um pulso só, porque o ímã passa uma vez
Quem marca (A), imaginando que a espira sente o ímã uma vez.
A banca pôs o pulso único na lista. O fluxo aumenta na chegada e diminui na saída: duas variações, dois sinais.
AntídotoPense no fluxo antes da fem: sobe e desce, então a fem troca de sinal.