UFSJ; Física 3; AV3 – 2ª CH – 2018.2; questão 2bc
Uma barra metálica de comprimento , massa e resistência total está sobre trilhos metálicos sem atrito, inclinados em um ângulo em relação à horizontal. Os trilhos possuem resistência desprezível. Um campo magnético uniforme de módulo está orientado para baixo, como indicado na figura abaixo. A barra é liberada a partir do repouso e desliza para baixo sobre os trilhos.
b) Qual é a velocidade terminal da barra?
c) Qual será a corrente induzida na barra quando a velocidade terminal for atingida?
d) Depois que a velocidade terminal da barra for atingida, qual será a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica na barra?
e) Depois que a velocidade terminal da barra for atingida, qual é a taxa do trabalho realizado pela força da gravidade? Compare a sua resposta com o que foi encontrado no item (d).
Passo 1
E aí pessoal, tudo bão por aí???
Hoje nós vamos destruir essa questão! Vem comigooo!
O problema aqui é o seguinte, nós temos um trilho inclinado em um ângulo à horizontal na qual desliza para baixo uma barra metálica com massa e comprimento . E a dúvida é: se a barra está sujeita a um campo magnético orientado para baixo, qual vai ser a velocidade terminal da barra e qual será a corrente induzida quando isso acontecer??
Ihh ferrou, pra descomplicar vamos ter que usar a carta pra resolver no jeitinho do Responde Aí!
Passo 2
b) O raciocínio é o seguinte, lembra que na barra está passando uma corrente induzida? Então, esa corrente gera uma força magnética no sentido contrário à força peso decomposta!
Ou seja a força resultante é:
Sabendo que , temos:
E por definição a força magnética em plano inclinado é dada por:
Portanto, nossa equação da força resultante pode ser reescrita:
Onde a corrente elétrica na barra será igual a:
Como essa variação de área está no plano inclinado, precisamos saber a área em relação ao plano horizontal, então vamos reescrevê-la como:
Substituindo tudo na equação (2), podemos dizer que a corrente induzida vale a seguinte expressão.
Agora ficou molezinha se substituir a corrente induzida na equação (1).
E para finalizarmos, basta incluir a situação pedida no enunciado, quando a barra atingir a velocidade terminal, ou seja, sua aceleração será , teremos a velocidade corresponde a:
Passo 3
c) Aqui no item c para determinarmos a corrente induzida quando a velocidade já e terminal, então vamos usar as informações que já encontramos, olha só. Nós já temos que a corrente induzida é representada pela equação que substituindo na equação (1) quando a velocidade é terminar, teremos:
Para simplificar, podemos reescrever como:
Prontinho, conseguimos uuhhhh!
Curtiu a resolução? Responde Aí!!