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ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA)

Questão 9 — Física: Eletromagnetismo — Força Magnética sobre Cargas em Movimento

Física Eletromagnetismo — Força Magnética sobre Cargas em Movimento

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2018 — Física

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Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para as constantes: Constante da gravitação universal G = 7 × 10⁻¹¹ m³/kg.s². Aceleração da gravidade g = 10 m/s². Velocidade do som no ar = 340 m/s. Raio da Terra R = 6 400 km. Constante dos gases R = 8,3 J/mol.K. Índice adiabático do ar γ = C_P/C_V = 1,4. Massa molecular do ar M_ar = 0,029 kg/mol. Permeabilidade magnética do vácuo μ₀ = 4π × 10⁻⁷ N/A². Pressão atmosférica 1,0 atm = 100 kPa. Massa específica da água = 1,0 g/cm³

Uma massa m de carga q gira em órbita circular de raio R e período T no plano equatorial de um ímã. Nesse plano, a uma distância r do ímã, a intensidade do campo magnético é B(r) = μ/r³, em que μ é uma constante. Se fosse de 4R o raio dessa órbita, o período seria de
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Resolução comentada

O período é proporcional a r³, então com 4R o período é 64T.

A força magnética é a resultante centrípeta: qvB = mv²/r. Com B = μ/r³, resulta v = qμ/(m r²). O período é T = 2πr/v = 2π m r³/(qμ), proporcional a r³. Com r = 4R, T' = 4³·T = 64T.

Análise das alternativas

A) T/2, B) 2T, C) 8T e D) 32T vêm de dependências erradas de r (por exemplo, supor T ∝ r^(1/2), r^(1/3), r ou r^(5/3)). Nenhuma decorre da relação v ∝ 1/r².

Referência: Movimento de carga em campo magnético: F_mag = F_cp.

Resolução comentada do VaiConcursos.

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Gabarito: E

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito ITA — Vestibular 2018 — Física