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Questão 121

ENEM 2021, Ciências da Natureza Dificuldade: Difícil Favoritar

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 (\vec{B}), da esquerda para a direita. A imagem apresenta o sistema visto de cima para baixo, no mesmo sentido da aceleração da gravidade (\vec{g}) que atua na região.

Vista de cima: linhas do campo magnético B horizontais da esquerda para a direita e o haltere com a carga positiva à esquerda e a negativa à direita; a gravidade g aponta para dentro da página

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

Ver gabarito e resolução

Em resumo: As cargas descem (para dentro da página) num campo para a direita: pela regra da mão direita, as forças têm sentidos opostos.

Gabarito oficial: alternativa A.

Resolução

A questão pede o diagrama das forças magnéticas no momento em que as cargas entram no campo.

As cargas caem, então a velocidade aponta no sentido da gravidade: para dentro da página, na vista de cima. O campo aponta para a direita. A força magnética é \vec{F} = q\,\vec{v} \times \vec{B}, perpendicular à velocidade e ao campo.

  • Carga positiva: pela regra da mão direita, com \vec{v} para dentro da página e \vec{B} para a direita, a força aponta para baixo no desenho.
  • Carga negativa: mesmo cálculo, com o sinal invertido: a força aponta para cima no desenho.

As forças têm o mesmo módulo e sentidos opostos, como na alternativa A.

Alternativas

  • A) Correta. Força para baixo na positiva e para cima na negativa.
  • B) Errada. As cargas têm sinais opostos; as forças não podem ter o mesmo sentido.
  • C) Errada. As forças não estão na direção do campo, e sim perpendiculares a ele.
  • D) Errada. Também mostra forças no mesmo sentido.
  • E) Errada. Inverte os sentidos das duas forças.

Logo, a resposta é a alternativa A.

Fonte: INEP/MEC.

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