Em uma atividade de laboratório, estudantes analisaram a força magnética sobre um trecho retilíneo de fio…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, estudantes analisaram a força magnética sobre um trecho retilíneo de fio utilizado em um protótipo de motor elétrico. O trecho tem comprimento de 0,50 m, conduz uma corrente elétrica de 4,0 A e está imerso em um campo magnético uniforme de intensidade 1,5 T. O fio forma um ângulo de 30° com a direção do campo magnético. Para esse trecho, a intensidade da força magnética é dada por F = B · I · L · sen ?. Com base nas informações do experimento, qual é a intensidade da força magnética exercida sobre o trecho de fio?
- A) 3,00 N
- B) 90,00 N
- C) 2,60 N
- D) 1,50 N
- E) 0,75 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. B = 1,5 T, I = 4,0 A, L = 0,50 m e o ângulo entre o fio e o campo é de 30°. A fórmula é F = B · I · L · sen(θ), em que θ é o ângulo entre o fio e o campo, que é 30°.
- Calcule o seno do ângulo. Sabe-se que sen(30°) = 0,5.
- Substitua os valores na fórmula. F = 1,5 · 4,0 · 0,50 · 0,5.
- Efetue as multiplicações. 1,5 · 4,0 = 6,0; 6,0 · 0,50 = 3,0; 3,0 · 0,5 = 1,5. Logo, F = 1,5 N.
- Compare com as alternativas. A alternativa D (1,50 N) é a correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque ignora o seno do ângulo. A alternativa B está errada porque usa o ângulo em graus como se fosse um fator multiplicativo. A alternativa C está errada porque usa o cosseno de 30° (aproximadamente 0,866) no lugar do seno. A alternativa E está errada porque aplica o seno de 30° duas vezes (0,5 · 0,5 = 0,25).
💡 Dica: Aplique a fórmula da força magnética considerando os dados fornecidos.
Alternativa por alternativa
O aluno considera sen(30°) igual a 1, ou seja, ignora o termo do seno e calcula F = B · I · L = 3,00 N. Ele não percebe que a força depende da componente do fio perpendicular ao campo.
O aluno substitui sen(30°) pelo valor 30, usando o ângulo em graus como multiplicador: 3,0 · 30 = 90 N. A força magnética não cresce linearmente com o valor numérico do ângulo.
Por que engana: O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando o cosseno em vez do seno para calcular a força magnética.
O aluno usa cos(30°), aproximadamente 0,866, no lugar de sen(30°), obtendo 3,0 · 0,866 ≈ 2,60 N. Ele confunde a função trigonométrica que aparece na fórmula da força magnética.
Substituindo os dados na expressão F = B · I · L · sen θ, obtém-se F = 1,5 · 4,0 · 0,50 · sen 30°. Como sen 30° = 0,50, então F = 1,5 · 4,0 · 0,50 · 0,50 = 1,50 N.
O aluno aplica o seno duas vezes, ou eleva sen(30°) ao quadrado, obtendo 3,0 · 0,5 · 0,5 = 0,75 N. Ele multiplica o seno mais de uma vez, quando a fórmula o utiliza apenas uma vez.
Raio-X da questão
força magnética
avaliacao
força magnética · cálculo de ângulos
Revisar a fórmula da força magnética em um campo magnético.
O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando o cosseno em vez do seno para calcular a força magnética.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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