Questão 25 — Física: Eletromagnetismo — Força Magnética em Condutor, Equilíbrio e Empuxo

Um professor, querendo relacionar os conhecimentos de eletromagnetismo e mecânica, elaborou um experimento em seu laboratório. Para isso, utilizou uma haste retilínea condutora ideal, com massa, de seção reta constante e homogênea, apoiada em uma cunha no ponto O. A extremidade de uma mola ideal foi presa ao ponto H da haste, e a outra foi ligada ao eixo de um cilindro de massa homogênea com base de área a, parcialmente imerso em um recipiente com água. A haste foi posicionada em contato elétrico com os pontos P e Q e uma corrente elétrica i percorreu a haste de P para Q. O sistema descrito ficou em equilíbrio estático, com a haste na horizontal, conforme o desenho abaixo. Em seguida, a mola ideal foi substituída por outra ideal, todo o sistema foi submetido a um campo magnético uniforme de intensidade B, perpendicular ao plano desta folha de prova e saindo dela, adquirindo, então, uma nova configuração de equilíbrio estático com a haste na mesma posição horizontal. A diferença (ΔX) entre as alturas da parte emersa (X) do cilindro é:

Dados: Não há forças atuando entre a haste condutora e os contatos P e Q. O campo magnético age apenas na haste condutora. Nas duas situações, as molas estão distendidas. Considere a densidade da água igual a ρ, o módulo da aceleração da gravidade igual a g, OQ = 8d, PO = 2d e OH = 1,6d.