Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 29.Problemas - Ex. 55
55- Velocidade terminal. Uma barra condutora de comprimento , massa e resistência se move sem atrito sobre trilhos metálicos, como indica a Figura . Um campo magnético uniforme está entrando no plano da figura. A barra parte do repouso e sofre a ação de uma força orientada para a direita. Os trilhos possuem comprimento infinito e resistência desprezível.
Faça um gráfico da velocidade da barra em função do tempo
Determine uma expressão para a velocidade terminal da barra (a velocidade atingida quando a aceleração é igual a zero).
Passo 1
A figura encontra-se na página e nela podemos ver que a corrente encontra-se no sentido anti-horário e que a força causada pela corrente na barra se opõem com a força orientada para a direita (porém a força da direita é maior). Pela lei de Faraday conseguimos encontrar que a corrente tem valor de:
Portanto a força magnética gera uma força resultante com essa força para a direita da seguinte forma:
Como a barra parte do repouso então a aceleração inicial é e a medida que o tempo passa aumenta diminui e como a barra mantém uma direção somente, então inevitavelmente tenderá a zero, de modo que teremos a velocidade de terminal constante. E que se dará pelo seguinte gráfico.
E para ficar claro o gráfico da aceleração:
Passo 2
Para encontrar essa velocidade terminal vamos fazer então: