Ano 2022#fisica#eletromagnetismo#inducao-eletromagnetica#velocidade-terminal#resistencia-do-ar#fase2#discursiva

Sobre o tema

O movimento de um condutor em um campo magnético uniforme gera uma força eletromotriz induzida, conforme a lei de Faraday. Essa fem produz uma corrente que, por sua vez, interage com o campo magnético, resultando em uma força magnética que se opõe ao movimento (lei de Lenz). Este fenômeno, conhecido como amortecimento magnético, é fundamental para entender sistemas como geradores e freios eletromagnéticos. Quando a haste condutora cai sob a ação da gravidade, além da força magnética, atua a resistência do ar, proporcional à velocidade. A composição dessas forças leva a uma velocidade terminal, onde a resultante é nula. O estudo desse sistema permite consolidar conceitos de indução, circuitos elétricos e dinâmica de partículas.

Tópicos relacionados

Indução eletromagnética em condutores móveis
Força magnética sobre corrente induzida
Velocidade terminal em sistemas eletromagnéticos
Resistência do ar e equilíbrio de forças
Lei de Lenz e potência dissipada

Enunciado

Questao 9. ConsidereumahastecondutoramoveldemassameresistenciaRsobretrilhosfixoscondutores
emformadeU,conformeafiguraabaixo. EssesistemaestaemumaregiaocomcampomagneticoB(cid:126) uniforme
e perpendicular ao plano do trilho. Em um determinado instante, a haste e solta do repouso e cai sob a
influencia da gravidade (cid:126)g e de uma forca de resistencia do ar, proporcional a sua velocidade, F(cid:126) = −α(cid:126)v.
r
Considerando que a resistencia da haste e muito maior que a resistencia do trilho, faca o que se pede.
(a) Forneca o diagrama de forcas que atuam na haste e indique suas intensidades.
(b) Determine a velocidade terminal da haste.
(c) Esboce o grafico da velocidade v(t).
B
g
m
a

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Perguntas frequentes

Como surge a corrente induzida em uma haste condutora em movimento?

Quando a haste se move em um campo magnético, os elétrons livres sofrem força magnética (força de Lorentz), gerando uma diferença de potencial. Essa fem induzida, conforme a lei de Faraday, produz uma corrente no circuito fechado formado pelos trilhos e pela haste.

O que é velocidade terminal em um sistema com indução eletromagnética?

É a velocidade constante que a haste atinge quando a força resultante sobre ela se anula. Nesse regime, a força gravitacional é equilibrada pela soma da força magnética (devido à corrente induzida) e pela força de resistência do ar.

Qual o papel da resistência do ar no movimento da haste?

A resistência do ar atua como uma força dissipativa proporcional à velocidade, contribuindo para o amortecimento do movimento. Ela altera o valor da velocidade terminal e a forma da curva v(t), tornando a transição para o regime estacionário mais suave.