As linhas de campo magnético no Hemisfério Norte tem uma componente na direção do centro da Terra. Quando um avião voa norte, a diferença de potencial entre as pontas das suas asas,
, é negativa.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nessa questão. O enunciado fala sobre as linhas de campo magnético no Hemisfério Norte que têm uma componente direcionada para o centro da Terra. Também menciona que, quando um avião voa para o norte, a diferença de potencial entre as pontas das asas esquerda e direita,
, é negativa. Vamos precisar entender conceitos de campo magnético, força de Lorentz e como elas afetam a diferença de potencial nas asas de um avião.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o campo magnético terrestre. A Terra gera um campo magnético parecido com o de um ímã gigante, com linhas de campo que saem do Polo Sul magnético e entram no Polo Norte magnético. No Hemisfério Norte, essas linhas têm uma componente apontando para o centro da Terra.
Passo 3
Quando um avião se move através desse campo magnético, as pontas das asas atuam como condutores em movimento em um campo magnético. Isso gera uma força sobre as cargas elétricas nos condutores, de acordo com a força de Lorentz, que é dada por:
onde
é a carga,
é a velocidade do avião, e
é o campo magnético.
Passo 4
Como o avião está voando para o norte, a velocidade
aponta para o norte. O campo magnético
no Hemisfério Norte tem uma componente para baixo, em direção ao centro da Terra. O produto vetorial
determina a direção da força sobre as cargas.
Passo 5
Usando a regra da mão direita, se apontarmos o dedo indicador para a direção de
(norte) e o dedo médio para a direção de
(para baixo), o polegar aponta para a direção da força sobre cargas positivas, que será em direção à asa direita.
Passo 6
Isso significa que cargas positivas são empurradas para a asa direita, e cargas negativas ficam na esquerda, criando uma diferença de potencial onde
é negativa.
Resposta
Portanto, quando um avião voa para o norte no Hemisfério Norte, a diferença de potencial entre as pontas das suas asas é negativa porque as cargas positivas são empurradas para a asa direita devido à força de Lorentz, resultando em
.
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