O que é a força de Lorentz?

É a força resultante sobre uma carga elétrica em movimento em um campo magnético, dada por \( \vec{F}_m = q \vec{v} \times \vec{B} \).

Como a força magnética atua em cargas de sinais opostos?

A força magnética atua em sentidos opostos para cargas de sinais opostos, pois depende do sinal de q na expressão \( \vec{F}_m = q \vec{v} \times \vec{B} \).

Qual é a regra da mão direita para força magnética?

Aponte os dedos na direção da velocidade, feche para o campo magnético; o polegar indica a direção da força para carga positiva (inverte para carga negativa).

O que significa um campo magnético uniforme?

Significa que o vetor campo magnético tem mesma intensidade e direção em todos os pontos da região analisada.

Como identificar o sentido da força magnética em um diagrama?

Observe o sentido do movimento da carga, o campo magnético e aplique a regra da mão direita considerando o sinal da carga.

Por que as forças magnéticas nas duas esferas do haltere são opostas?

Porque as esferas têm cargas de sinais opostos, então a força magnética, que depende do sinal de q, aponta em sentidos opostos para cada esfera.

O que acontece se a haste entre as esferas não for isolante?

Se não for isolante, pode haver fluxo de cargas entre as esferas, alterando a distribuição de carga e o comportamento do sistema no campo magnético.

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Questão 105 — Duas esferas carregadas com cargas iguais em módulo e sinais contrários estão ligadas por uma haste rígida isolante na forma de haltere. O sistema se…

ENEM 2021 Questão 105

Duas esferas carregadas com cargas iguais em módulo e sinais contrários estão ligadas por uma haste rígida isolante na forma de haltere. O sistema se movimenta sob ação da gravidade numa região que tem um campo magnético horizontal uniforme

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, da esquerda para a direita. A imagem apresenta o sistema visto de cima para baixo, no mesmo sentido da aceleração da gravidade

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que atua na região.

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Visto de cima, o diagrama esquemático das forças magnéticas que atuam no sistema, no momento inicial em que as cargas penetram na região de campo magnético, está representado em

Resolução

Resposta correta: Letra A

A questão aborda a aplicação da força magnética sobre cargas elétricas em movimento (força de Lorentz), em um contexto onde duas esferas com cargas opostas estão ligadas por uma haste isolante, formando um haltere. O sistema entra numa região com campo magnético uniforme horizontal (da esquerda para a direita), visto de cima, e se move sob ação da gravidade. Os conceitos necessários são: regra da mão direita para força magnética, sentido do vetor velocidade (movimento das cargas), sentido do campo magnético e o efeito da força magnética sobre cargas de sinais opostos. Para cada carga, a força magnética é dada por \( \vec{F}_m = q \vec{v} \times \vec{B} \). Como as cargas têm sinais opostos, as forças magnéticas terão sentidos opostos. Considerando o movimento para baixo (mesmo sentido da gravidade), o campo magnético da esquerda para a direita, aplicando a regra da mão direita para cada carga, obtemos que as forças magnéticas são opostas e perpendiculares ao plano formado por velocidade e campo. Assim, a alternativa correta é a que representa corretamente esses vetores de força magnética em cada esfera, de acordo com seus sinais.

Comentários por alternativa

A

A alternativa A está correta porque mostra as forças magnéticas atuando em sentidos opostos sobre as duas cargas, perpendiculares ao movimento e ao campo magnético, conforme previsto pela regra da mão direita para cargas de sinais opostos.
B

A alternativa B está errada porque representa as forças magnéticas atuando no mesmo sentido para ambas as cargas, o que não ocorre já que elas têm sinais opostos.
C

A alternativa C está errada pois inverte o sentido de uma ou ambas as forças magnéticas em relação ao que é previsto pela regra da mão direita para cada carga.
D

A alternativa D está incorreta porque representa as forças magnéticas com orientação inadequada em relação ao campo e ao movimento, desrespeitando a regra do produto vetorial.
E —

A alternativa E está errada pois não representa corretamente a direção das forças magnéticas, ignorando o efeito do sinal das cargas e a orientação do campo magnético.

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1 / 7

1. O que é a força de Lorentz?: É a força resultante sobre uma carga elétrica em movimento em um campo magnético, dada por \( \vec{F}_m = q \vec{v} \times \vec{B} \).
2. Como a força magnética atua em cargas de sinais opostos?: A força magnética atua em sentidos opostos para cargas de sinais opostos, pois depende do sinal de q na expressão \( \vec{F}_m = q \vec{v} \times \vec{B} \).
3. Qual é a regra da mão direita para força magnética?: Aponte os dedos na direção da velocidade, feche para o campo magnético; o polegar indica a direção da força para carga positiva (inverte para carga negativa).
4. O que significa um campo magnético uniforme?: Significa que o vetor campo magnético tem mesma intensidade e direção em todos os pontos da região analisada.
5. Como identificar o sentido da força magnética em um diagrama?: Observe o sentido do movimento da carga, o campo magnético e aplique a regra da mão direita considerando o sinal da carga.
6. Por que as forças magnéticas nas duas esferas do haltere são opostas?: Porque as esferas têm cargas de sinais opostos, então a força magnética, que depende do sinal de q, aponta em sentidos opostos para cada esfera.
7. O que acontece se a haste entre as esferas não for isolante?: Se não for isolante, pode haver fluxo de cargas entre as esferas, alterando a distribuição de carga e o comportamento do sistema no campo magnético.

Questão 105 — Duas esferas carregadas com cargas iguais em módulo e sinais contrários estão ligadas por uma haste rígida isolante na forma de haltere. O sistema se…

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