Questõessobre Magnetismo Elementar
As fibras óticas representaram uma revolução
na forma de transmitir informações. Com o
sistema de fibra ótica, mais dados são enviados
através de distâncias mais longas, com menor
número de fios, ausência de interferências
eletromagnéticas, além de se tornar mais
vantajosa economicamente. O uso da fibra ótica
tem se popularizado cada dia mais, desde
iluminação de piscinas até exames para
examinar o interior de uma artéria de um
paciente com a introdução de feixes de fibra
ótica. A comunicação por fibra se realiza
através da propagação do sinal, obedecendo a
um importante fenômeno da ótica geométrica:
INSTRUÇÃO: Resolver a questão com base nas
informações a seguir.
O músculo cardíaco sofre contrações periódicas, as
quais geram pequenas diferenças de potencial, ou
tensões elétricas, entre determinados pontos do corpo. A medida dessas tensões fornece importantes
informações sobre o funcionamento do coração. Uma
forma de realizar essas medidas é através de um
instrumento denominado eletrocardiógrafo de fio.
Esse instrumento é constituído de um ímã que produz um campo magnético intenso por onde passa
um fio delgado e flexível. Durante o exame, eletrodos são posicionados em pontos específicos do corpo e conectados ao fio. Quando o músculo cardíaco
se contrai, uma tensão surge entre esses eletrodos
e uma corrente elétrica percorre o fio. Utilizando um
modelo simplificado, o posicionamento do fio retilíneo
no campo magnético uniforme do ímã do eletrocardiógrafo pode ser representado como indica a
figura a seguir, perpendicularmente ao plano da
página, e com o sentido da corrente saindo do plano
da página
Com base nessas informações, pode-se dizer que, quando o músculo cardíaco se contrai, o fio sofre uma
deflexão
A bússola interior
A comunidade científica, hoje, admite que certos animais
detectam e respondem a campos magnéticos. No caso das trutas
arco-íris, por exemplo, as células sensoriais que cobrem a abertura nasal desses peixes apresentam feixes de magnetita que, por
sua vez, respondem a mudanças na direção do campo magnético da Terra em relação à cabeça do peixe, abrindo canais nas
membranas celulares e permitindo, assim, a passagem de íons;
esses íons, a seu turno, induzem os neurônios a enviarem mensagens ao cérebro para qual lado o peixe deve nadar. As figuras
demonstram esse processo nas trutas arco-íris:
( Scientific American Brasil – Aula Aberta, n.º 13. Adaptado.)
Na situação da figura 2, para que os feixes de magnetita voltem a
se orientar como representado na figura 1, seria necessário submeter as trutas arco-íris a um outro campo magnético, simultâneo ao da Terra, melhor representado pelo vetor
Um solenoide muito longo é percorrido por uma corrente
elétrica I, conforme mostra a figura 1.
Figura 1
Em um determinado instante, uma partícula de carga ݍ
positiva desloca‐se com velocidade instantânea perpendicular ao eixo do solenoide, na presença de um
campo elétrico na direção do eixo do solenoide. A figura 2
ilustra essa situação, em uma seção reta definida por um
plano que contém o eixo do solenoide.
Figura 2
O diagrama que representa corretamente as forças elétrica e magnética atuando sobre a partícula é:
A transmissão de dados de telefonia celular por meio de
ondas eletromagnéticas está sujeita a perdas que aumentam
com a distância ݀d entre a antena transmissora e a antena
receptora. Uma aproximação frequentemente usada para
expressar a perda L, em decibéis (dB), do sinal em função de d, no espaço livre de obstáculos, é dada pela expressão
L = 20 log10 (4πd/λ),
em que λ é o comprimento de onda do sinal. O gráfico a seguir
mostra L (em dB) versus ݀d (em metros) para um determinado
comprimento de onda λ.
Com base no gráfico, a frequência do sinal é aproximadamente
Note e adote:
Velocidade da luz no vácuo: c = 3×108 m/s;
π ≡ 3;
1 GHz = 109 Hz.
O espectrômetro de massa de tempo de voo é
um dispositivo utilizado para medir a massa de íons.
Nele, um íon de carga elétrica q é lançado em uma região
de campo magnético constante , descrevendo uma
trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória
é formada pela composição de um movimento circular
uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x.
A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular
do movimento helicoidal do íon é independente de sua
velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo t de
voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores
q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon.
A massa do íon medida por esse dispositivo será
O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica q é lançado em uma região de campo magnético constante , descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x. A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo t de voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon.
A massa do íon medida por esse dispositivo será
As redes de alta tensão para transmissão de energia
elétrica geram campo magnético variável o suficiente
para induzir corrente elétrica no arame das cercas.
Tanto os animais quanto os funcionários das
propriedades rurais ou das concessionárias de energia
devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma
cerca quando esta estiver próxima a uma rede de alta
tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão
sofrer choque elétrico.
Para minimizar este tipo de problema, deve-se:
As redes de alta tensão para transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame das cercas. Tanto os animais quanto os funcionários das propriedades rurais ou das concessionárias de energia devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma cerca quando esta estiver próxima a uma rede de alta tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão sofrer choque elétrico.
Para minimizar este tipo de problema, deve-se:
Na coluna da esquerda, estão listados eventos ou situações físicas; na da direita, grandes áreas das
teorias físicas.
1. Descrição de sistemas que envolvam objetos
que se movam com velocidades próximas da
velocidade da luz.
2. Descrição de fenômenos que ocorrem em
dimensões muito pequenas, como as de um
átomo.
3. Unificação da Eletricidade e Magnetismo,
conforme realizada por Maxwell.
(a) Física Clássica
(b) Física Quântica
(c) Física Relativística
A alternativa que relaciona corretamente o evento ou situação com a área usada para descrevê-lo é
Na coluna da esquerda, estão listados eventos ou situações físicas; na da direita, grandes áreas das teorias físicas.
1. Descrição de sistemas que envolvam objetos que se movam com velocidades próximas da velocidade da luz.
2. Descrição de fenômenos que ocorrem em dimensões muito pequenas, como as de um átomo.
3. Unificação da Eletricidade e Magnetismo, conforme realizada por Maxwell.
(a) Física Clássica
(b) Física Quântica
(c) Física Relativística
A alternativa que relaciona corretamente o evento ou situação com a área usada para descrevê-lo é
Na figura abaixo, está representado, em corte, um sistema de três cargas elétricas com seu
respectivo conjunto de superfícies equipotenciais.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em
que aparecem.
A partir do traçado das equipotenciais, pode-se afirmar que as cargas ........ têm sinais ........ e que
os módulos das cargas são tais que ........ .
Na figura abaixo, está representado, em corte, um sistema de três cargas elétricas com seu respectivo conjunto de superfícies equipotenciais.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
A partir do traçado das equipotenciais, pode-se afirmar que as cargas ........ têm sinais ........ e que
os módulos das cargas são tais que ........ .
A telefonia celular utiliza radiação eletromagnética na faixa da rádio-frequência (RF: 10 MHz – 300 GHz)
para as comunicações. Embora não ionizantes, essas radiações ainda podem causar danos aos
tecidos biológicos através do calor que elas transmitem. A taxa de absorção específica
(SAR – specific absorption rate) mede a taxa na qual os tecidos biológicos absorvem energia quando
expostos às RF’s, e é medida em Watt por kilograma de massa do tecido (W/kg).
No Brasil, a Agência Nacional de Telecomunicações, ANATEL, estabeleceu como limite o valor de
2 W/kg para a absorção pelas regiões da cabeça e tronco humanos. Os efeitos nos diferentes
tecidos são medidos em laboratório. Por exemplo, uma amostra de tecido do olho humano exposta
por 6 minutos à RF de 950 MHz, emitida por um telefone celular, resultou em uma SAR de 1,5 W/kg.
Considerando o calor específico desse tecido de 3600 J/(kg °C), sua temperatura (em °C) aumentou em
A telefonia celular utiliza radiação eletromagnética na faixa da rádio-frequência (RF: 10 MHz – 300 GHz) para as comunicações. Embora não ionizantes, essas radiações ainda podem causar danos aos tecidos biológicos através do calor que elas transmitem. A taxa de absorção específica (SAR – specific absorption rate) mede a taxa na qual os tecidos biológicos absorvem energia quando expostos às RF’s, e é medida em Watt por kilograma de massa do tecido (W/kg).
No Brasil, a Agência Nacional de Telecomunicações, ANATEL, estabeleceu como limite o valor de 2 W/kg para a absorção pelas regiões da cabeça e tronco humanos. Os efeitos nos diferentes tecidos são medidos em laboratório. Por exemplo, uma amostra de tecido do olho humano exposta por 6 minutos à RF de 950 MHz, emitida por um telefone celular, resultou em uma SAR de 1,5 W/kg.
Considerando o calor específico desse tecido de 3600 J/(kg °C), sua temperatura (em °C) aumentou em
“Fundado em 2002 pelo Prêmio Nobel Carl Wieman, o
projeto PhET Simulações Interativas da Universidade
de Colorado Boulder (EUA) cria simulações interativas
gratuitas de matemática e ciências. As simulações PhET
baseiam-se em extensa pesquisa em educação e
envolvem os alunos através de um ambiente intuitivo,
estilo jogo, onde os alunos aprendem através da
exploração e da descoberta”.
Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/. Acesso: 11 dez.
2018.
A figura a seguir foi obtida pelo PhET, sendo que duas
partículas A e B, eletricamente carregadas, foram
colocadas em uma determinada região do espaço. As
setas indicam a direção e o sentido das linhas de força
do vetor campo elétrico do sistema.
A respeito das cargas elétricas A e B, é CORRETO
afirmar que:
“Fundado em 2002 pelo Prêmio Nobel Carl Wieman, o projeto PhET Simulações Interativas da Universidade de Colorado Boulder (EUA) cria simulações interativas gratuitas de matemática e ciências. As simulações PhET baseiam-se em extensa pesquisa em educação e envolvem os alunos através de um ambiente intuitivo, estilo jogo, onde os alunos aprendem através da exploração e da descoberta”.
Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/. Acesso: 11 dez. 2018.
A figura a seguir foi obtida pelo PhET, sendo que duas partículas A e B, eletricamente carregadas, foram colocadas em uma determinada região do espaço. As setas indicam a direção e o sentido das linhas de força do vetor campo elétrico do sistema.
A respeito das cargas elétricas A e B, é CORRETO
afirmar que:
As forças que se observam na natureza podem ser explicadas em termos de quatro interações
fundamentais.
Na primeira coluna do quadro abaixo, estão listadas as quatro interações fundamentais; na segunda,
exemplos de fenômenos que se observam na natureza.
Assinale a alternativa que associa corretamente as interações fundamentais, mencionadas na primeira
coluna, aos respectivos exemplos, listados na segunda.
As forças que se observam na natureza podem ser explicadas em termos de quatro interações fundamentais.
Na primeira coluna do quadro abaixo, estão listadas as quatro interações fundamentais; na segunda, exemplos de fenômenos que se observam na natureza.
Assinale a alternativa que associa corretamente as interações fundamentais, mencionadas na primeira
coluna, aos respectivos exemplos, listados na segunda.
A figura abaixo representa um experimento em que um ímã está sendo aproximado com velocidade V
de uma bobina em repouso, ligada em série com um galvanômetro G.
A seguir, três variantes do mesmo experimento estão representadas nas figuras I, II e III.
Assinale a alternativa que indica corretamente as variantes que possuem corrente elétrica induzida
igual àquela produzida no experimento original.
A figura abaixo representa um experimento em que um ímã está sendo aproximado com velocidade V de uma bobina em repouso, ligada em série com um galvanômetro G.
A seguir, três variantes do mesmo experimento estão representadas nas figuras I, II e III.
Assinale a alternativa que indica corretamente as variantes que possuem corrente elétrica induzida
igual àquela produzida no experimento original.
A trajetória de um nêutron, no vácuo, com velocidade dentro de uma região onde existe somente campo magnético é
Em relação à Lei referida no texto, é correto afirmar que a força eletromotriz induzida na espira
Em relação à Lei referida no texto, é correto afirmar que a força eletromotriz induzida na espira
O termo geomagnético citado no texto refere-se ao campo magnético da Terra, que se origina do movimento de íons em seu interior. Esse campo atua sobre partículas carregadas, alterando a energia cinética delas.
Tendo o texto como referência inicial e considerando a
multiplicidade de aspectos que ele suscita, assinale a opção
correta e julgue o item.
Em laboratório, é possível medir o valor do campo magnético da Terra , uma vez determinada a sua direção. Contudo, isso não é uma tarefa fácil, já que seu valor é muito pequeno em comparação ao campo magnético produzido por fontes usuais, tais como ímãs de autofalantes, bobinas de motores ou geradores elétricos. A medição pode ser feita utilizando uma bússola colocada no centro do eixo das chamadas bobinas de Helmholtz. Nessas bobinas, é aplicada uma corrente elétrica conhecida e calibrada, que gera um campo magnético mensurável, e ainda perpendicular e da mesma ordem de grandeza do campo da Terra. Sendo assim, é possível calcular o valor (módulo) de medindo o ângulo (?) entre o campo das bobinas e a resultante dos campos, a qual terá direção e sentido dados pela bússola.
Para ilustração, a figura a seguir mostra os campos produzidos pela Terra , pelas bobinas e a orientação da bússola, definida pelo ângulo ?, na presença desses campos.
Considerando o texto e a figura apresentada, analise as afirmações:
(I) O valor do campo magnético da Terra é dado por .
(II) Se ? = 45°, então o valor (módulo) de é igual ao de .
(III) Se ? = 45°, então o valor de é igual à metade do valor de .
(IV) O módulo de é igual a ·
(V) O módulo de é igual a para qualquer valor de ?.
Estão corretas as afirmações:
Para ilustração, a figura a seguir mostra os campos produzidos pela Terra , pelas bobinas e a orientação da bússola, definida pelo ângulo ?, na presença desses campos.
Considerando o texto e a figura apresentada, analise as afirmações:
(I) O valor do campo magnético da Terra é dado por .
(II) Se ? = 45°, então o valor (módulo) de é igual ao de .
(III) Se ? = 45°, então o valor de é igual à metade do valor de .
(IV) O módulo de é igual a ·
(V) O módulo de é igual a para qualquer valor de ?.
Estão corretas as afirmações:
A figura abaixo, mostra um elétron (e) entrando com velocidade horizontal (v) em uma região limitada por duas placas paralelas condutoras com cargas opostas.
Considerando que o peso do elétron é desprezível, e que o campo elétrico entre as placas é essencialmente uniforme e perpendicular às mesmas, é correto afirmar que:
Considerando que o peso do elétron é desprezível, e que o campo elétrico entre as placas é essencialmente uniforme e perpendicular às mesmas, é correto afirmar que:
A Figura 5 ilustra uma espira condutora circular, próxima de um circuito elétrico inicialmente percorrido por uma corrente “i” constante; “S” é a chave desse circuito.
É correto afirmar que:
É correto afirmar que: