Numa região montanhosa, engenheiros testam um sistema de freio eletromagnético em carrinhos que descem por um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar textos de divulgação científica que tratem de temáticas das Ciências da Natureza, disponíveis em diferentes mídias, considerando a apresentação dos dados, tanto na forma de textos como em equações, gráficos e/ou tabelas, a consistência dos argumentos e a coerência das conclusões, visando construir estratégias de seleção de fontes confiáveis de informações.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Numa região montanhosa, engenheiros testam um sistema de freio eletromagnético em carrinhos que descem por um trilho metálico. Cada carrinho carrega uma bobina de comprimento 2,0 m, que percorre em alta velocidade uma zona onde o campo magnético uniforme tem intensidade 0,5 T. Ao passar, a bobina corta linhas de campo, gerando uma força de frenagem que reduz a velocidade dos carrinhos. A resistência elétrica interna da bobina é de 4,0 O e a velocidade média dos carrinhos, no trecho de atuação do freio, é de 20 m/s. Considere que o campo magnético é perpendicular ao movimento e que a força de frenagem é dada por F = B·I·L, em que a corrente induzida I = e/R e e = B·L·v. A partir do texto, calcule a força de frenagem exercida pelo freio eletromagnético nos carrinhos em movimento.
- A) 40 N
- B) 20 N
- C) 2,5 N
- D) 5,0 N
- E) 10 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. B = 0,5 T, L = 2,0 m, v = 20 m/s e R = 4,0 Ω. Passo 2: Calcule a força eletromotriz induzida na bobina usando e = B·L·v. Temos e = 0,5 · 2,0 · 20 = 20 V. Passo 3: Calcule a corrente induzida com I = e/R. Temos I = 20 / 4,0 = 5 A. Passo 4: Calcule a força de frenagem com F = B·I·L. Temos F = 0,5 · 5 · 2,0 = 5 N. Passo 5: Conclusão. A força de frenagem é 5,0 N, correspondente à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) 40 N seria obtido ao multiplicar a fem pelo comprimento, sem aplicar o campo nem a resistência. B) 20 N é apenas o valor da fem, que é uma tensão e não uma força. C) 2,5 N resulta de esquecer o comprimento L no cálculo de F = B·I·L. E) 10 N resulta de usar 2,0 Ω como resistência, o que dobra a corrente para 10 A.
💡 Dica: Use as fórmulas dadas para calcular a corrente e depois a força de frenagem.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula a fem e(20 V) e a multiplica pelo comprimento, obtendo 40 N, sem aplicar a lei de Ohm (I = e/R) nem o campo magnético na fórmula da força.
O aluno confunde a força eletromotriz (tensão, em volts) com a força de frenagem (em newtons) e para no valor de e = 20, esquecendo as etapas de corrente e de força.
Por que engana: Confundir a fórmula da força com outras ou esquecer de calcular a corrente antes de aplicar a fórmula da força.
O aluno calcula corretamente a corrente de 5 A, mas esquece o comprimento de 2,0 m na fórmula F = B·I·L, obtendo apenas B·I = 2,5 N.
e = B·L·v = 0,5·2,0·20 = 20 V, I = 20/4,0 = 5 A, F = B·I·L = 0,5·5·2,0 = 5,0 N.
O aluno lê o comprimento de 2,0 m como se fosse a resistência elétrica, usa R = 2,0 Ω, obtém I = 10 A e chega a F = 0,5 · 10 · 2,0 = 10 N.
Raio-X da questão
força eletromagnética, corrente induzida
avaliacao
campo magnético uniforme · leis da indução eletromagnética
Estude indução eletromagnética e cálculo de força magnética.
Confundir a fórmula da força com outras ou esquecer de calcular a corrente antes de aplicar a fórmula da força.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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