Uma onda eletromagnética é gerada
□ por qualquer carga que esteja em movimento.
□ apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.
□ apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.
□ apenas por cargas se movendo em círculos.
□ apenas por cargas se movendo em linha reta.

Passo 1

O enunciado pergunta qual das alternativas descreve corretamente quando uma carga elétrica em movimento gera uma onda eletromagnética. As alternativas são:
  • por qualquer carga que esteja em movimento.
  • apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.
  • apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.
  • apenas por cargas se movendo em círculos.
  • apenas por cargas se movendo em linha reta.
O que é pedido: escolher a alternativa correta e justificar por que as outras são falsas.

Passo 2

Conceito físico essencial (explicação didática): ondas eletromagnéticas são campos elétricos e magnéticos que se auto-propagam quando as fontes (cargas/correntes) produzem campos que variam no tempo de forma que parte dessa variação “se solta” e se propaga como radiação. Para um ponto carregado isolado, a propriedade que determina se há radiação é a aceleração da carga: se a partícula está acelerada, os campos que ela produz têm componentes que se afastam e levam energia para o infinito — isto é a radiação. Se a carga só se desloca com velocidade constante, os campos se reorganizam mas não há fluxo de energia que escape como onda.

Passo 3

Fórmula quantitativa básica (ferramenta prática para a prova): para uma carga pontual não relativística, a potência irradiada instantânea é dada pela fórmula de Larmor:
P=\dfrac{q^{2}a^{2}}{6\pi\varepsilon_{0}c^{3}}.
Explicando cada símbolo:
  • P é a potência irradiada (energia por unidade de tempo) em watts.
  • q é a carga elétrica (em coulombs).
  • a é a magnitude da aceleração da carga (em \mathrm{m/s^{2}}).
  • \varepsilon_{0} é a permissividade elétrica do vácuo.
  • c é a velocidade da luz no vácuo.
Importante tirar uma conclusão direta dessa fórmula: a potência P é proporcional a a^{2}. Portanto, se a=0 (movimento retilíneo e uniforme), obtém-se P=0 — nenhuma radiação. Se a\neq0, então P>0 — há radiação.

Passo 4

Aplicando a fórmula às alternativas:
  • Alternativa “por qualquer carga que esteja em movimento.”: falsa. Uma carga que se move com velocidade constante ( a=0) não irradia segundo a fórmula de Larmor.
  • Alternativa “apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.”: consistente com a fórmula, porque basta a\neq0 para obter P>0. Portanto é verdadeira na teoria clássica usual.
  • Alternativa “apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.”: falsa. A fórmula mostra dependência de a^{2}, não de \dot a (variação da aceleração). Mesmo uma aceleração constante ( a fixo, não variável) produz radiação (potência constante), logo não é necessário que a aceleração varie no tempo.
  • Alternativa “apenas por cargas se movendo em círculos.”: falsa. Movimento circular implica aceleração centrípeta (logo irradia), mas existem muitos outros tipos de aceleração que geram radiação (por exemplo aceleração linear, oscilações em antenas). Logo não é exclusivo do movimento circular.
  • Alternativa “apenas por cargas se movendo em linha reta.”: falsa. Movimento em linha reta pode ser com a=0 (sem radiação) ou com a\neq0 (com radiação). Assim, não é condição suficiente nem necessária apenas “linha reta”.

Passo 5

Exemplos práticos para fixar a ideia (como na prova, para lembrar rápido):
  • Uma carga com velocidade constante v (p.ex. v=100\\ \mathrm{m/s} sem aceleração): a=0\Rightarrow P=0. Não irradia.
  • Uma carga oscilando (antena): aceleração típica não nula e variável, irradia — essa é a base de transmissão de rádio.
  • Um elétron em movimento circular num acelerador (síncrotron): há aceleração centrípeta e produz radiação (chamada radiação sincrotron/ciclótron).
  • Uma carga numa reta, mas acelerando (por exemplo, acelerada por uma força num trilho): a\neq0\Rightarrow irradia.

Passo 6

Observação sobre sutilezas (sem complicar demais): existe discussão avançada sobre observadores acelerados e definição de “radiação” (por exemplo, um observador acelerado pode interpretar o campo de maneira diferente). Para a física de graduação e para questões de prova, basta adotar a conclusão prática: na eletrodinâmica clássica de Maxwell, movimentos acelerados de cargas produzem radiação, movimentos com velocidade constante não produzem.

Passo 7

Resumo inteligente para decorar: “radiação eletromagnética de uma carga depende da aceleração da carga; se a aceleração for zero não há radiação; se a aceleração for diferente de zero há radiação” — e a potência radiada escala com a^{2} conforme a fórmula de Larmor.

Resposta

apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.

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