Um anel condutor de massa M e um ímã com o dobro de sua massa, encontram-se frente a frente e em repouso, em uma superfície em que pode ser desprezado o atrito do movimento do ímã e do anel. A face do pólo norte do ímã fica confrontando o plano do anel. Em um determinado instante, estabelece-se uma corrente no anel de tal forma que o seu sentido é anti-horário, visto por um observador posicionado além do pólo sul do imã sobre a reta que une o ímã e a espira.
Com base no texto, considere as afirmativas a seguir:
I. A força de repulsão sobre o ímã é de igual intensidade à força de repulsão sobre o anel.
II. A força de atração sobre o ímã é de igual intensidade à força de atração sobre o anel.
III. O módulo da aceleração do anel será o dobro do módulo da aceleração do ímã.
IV. O torque mecânico da espira cancela a energia magnética do ímã.
Estão corretas apenas as afirmativas:
a) I e III.
b) I e IV.
c) II e III.
d) I, II e IV.
e) II, III, IV.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que a gente tem um anel condutor de massa e um ímã de massa , ambos em repouso num plano sem atrito. O polo norte do ímã encara o anel e, em certo instante, surge uma corrente no anel que, para quem está além do polo sul do ímã (do outro lado), é anti-horário.
Conteúdo: magnetismo (força entre dipolos magnéticos), Lei de Lenz (para entender o polo gerado no anel), 3ª Lei de Newton (forças de ação e reação) e 2ª Lei de Newton (relação força-aceleração).

Passo 2

Primeiro, vamos ver se a interação é repulsão ou atração. A regra é: corrente no anel gera um dipolo magnético. Pelo dedo polegar (direção do vetor momento magnético ) e dedos enrolados na direção da corrente, determinamos qual polo fica de frente pro ímã.
Como quem olha do lado do anel (o outro lado do “observador além do polo sul”) vê a corrente no anel circulando no sentido horário, o vetor aponta para dentro da página. Isso significa que o lado do anel voltado para o ímã é polo S. Então, polo N do ímã atrai polo S do anel.
Conclusão: atração. Não há repulsão.
– I (força de repulsão) é falsa.

Passo 3

Agora, pela 3ª Lei de Newton, as duas forças de atração (sobre o ímã e sobre o anel) têm mesma intensidade e sentidos opostos.
Logo,
– II (força de atração sobre o ímã = força de atração sobre o anel) é verdadeira.

Passo 4

Como a força a = Fm vale pra ambos, mas as massas são diferentes, a 2ª Lei nos diz:
arm anel = FM, arm ímã = F2M
Então
arm anel = 2,arm ímãíã
Daí
íã
– III (aceleração do anel é o dobro da do ímã) é verdadeira.

Passo 5

IV fala em “torque da espira cancelando a energia magnética do ímã”, o que não faz sentido físico aqui: não há nenhum torque que “cancele” energia magnética do ímã nessa situação de atração simples.
– IV é falsa.

Resposta

As únicas afirmativas corretas são II e III. (alternativa c)

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