Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 32.11 - Ex. 46
O módulo do momento dipolar associado a um átomo de ferro em uma barra de ferro é . Suponha que os momentos dipolares de todos os átomos da barra, que tem de comprimento e uma seção reta de , estão alinhados. (a) Qual é o momento dipolar da barra? (b) Que torque deve ser exercido sobre a barra para mantê-la perpendicular a um campo externo de ? (A massa específica do ferro é .)
Passo 1
A questão forneceu o momento dipolar de um átomo e pede o momento dipolar da barra toda. Para isso, temos que descobrir o número de átomos na barra.
Vamos calcular primeiro o seu volume:
Assim, como foi fornecida a densidade do material, podemos calcular sua massa:
Como a massa molar do ferro é , temos que o número de mols de ferro na barra será
Assim, multiplicando pelo número de Avogadro, obtemos o número de átomos:
Passo 2
Assim, o momento dipolar da barra é o momento de um átomo vezes o número de átomos:
Portanto,
Logo,
Passo 3
No item (b) queremos o torque quando o ângulo entre o momento da barra e o campo for . Assim, como
Teremos que
Usando e , temos que