Lista de Exercícios Resolvidos - Interações Magnéticas - Física Geral III

Lista do capıtulo 27 Interacoes magneticas F328 Fısica Geral III Exercıcios Fundamentais Exercıcio 1 Um fio que carrega uma corrente de 2 A e dobrado em uma alca quadrada de 20 cm de lado O loop esta imerso em um campo magnetico externo uniforme de magnitude 0 4 T direcionado ortogonalmente ao loop Qual e a forca magnetica em cada lado do loop Havera torque resultante nesse loop Caso contrario explique o porquˆe Exercıcio 2 Repita o problema anterior mas agora considere que campo magnetico e uniforme na direcao do plano do loop confirme exibido na figura Para esse caso havera torque resultante Caso contrario explique o porquˆe Exercıcio 3 Um anel de raio R esta no plano xy Neste anel passa uma corrente I no sentido antihorario Se um campo magnetico homogˆeneo B Bˆx permeia o sistema qual sera o torque que o anel sofrera Utilize a equacao da forca exercida sobre um elemento infinitesimal de comprimento dF Idl B e mostre que o torque e proporcional a area que o anel delimita πR2 Exercıcio 4 Uma barra de metal de 0 20 m de comprimento e suspensa por duas molas cada uma com uma constante elastica k 0 10 Nm Inicialmente nao ha corrente na barra e ela esta suspensa em repouso abaixo do teto Com uma corrente de 0 45 A a barra sobe uma distˆancia d 1 5 mm Suponha que agora a corrente seja desligada novamente de modo que a barra volte a posicao original Colocando um pedaco de plastico de 5 0 mg no centro da barra quanta corrente deve haver atraves da barra para fazˆela subir a mesma distˆancia d 1 5 mm 1 Exercıcio 5 As duas barras de metal na abaixo sao perpendiculares uma a outra Descreva a forca magnetica que cada haste exerce sobre a outra e a seguir descreva o torque causado por cada forca Exercıcio 6 A figura abaixo mostra um dispositivo sensıvel para medicao de massas de objetos Considere um objeto pendurado em uma barra horizontal livre pela qual um corrente eletrica passa da esquerda para direita Um campo magnetico e aplicado e o valor da corrente e ajustado ate que a barra e objeto entrem em repouso E com isso a massa do objeto e determinada a partir da forca magnetica necessaria para balancear com o peso do objeto a Em qual direcao o campo magnetico deve ser aplicado de forma que esse dispositivo funcione b Qual a corrente necessaria para equilibrar uma massa combinada barra objeto de 0 157 kg e campo magnetico de 0 15 T 2 c Qual a corrente necessaria para equilibrar essa mesma massa do item b so que agora use o valor medio da magnitude do campo magnetico da Terra de 50 µT Compare seu resultado ao do item anterior Exercıcio 7 Um feixe de protons entra na rede de cinco cˆamaras como mostrado na figura abaixo com uma velocidade inicial de 300 ms e movese atraves da rede ao longo do trajeto indicado pela linha tracejada Em cada cˆamara o campo eletrico e conforme especificado na figura e o raio de curvatura R e de 0 40 m nas regioes indicadas Para cada cˆamara calcule a componente do campo magnetico perpendicular ao caminho dos protons Exercıcio 8 Eletrons sao conduzidos atraves de uma tira de cobre conforme indicado abaixo A secao transversal da tira tem 1 00 mm de altura e 30 5 mm de largura e a tira e colocada em um campo magnetico de 2 00 T que e direcionado para fora da pagina Se o numero de eletrons por unidade de volume no cobre for 8 46 1028 m3 e a corrente na faixa for 12 A calcule a diferenca de potencial ao longo da largura da faixa quando as condicoes forem equilibradas 3 Exercıcios Adicionais Exercıcio A1 Um fio conduzindo uma corrente e curvado em um formato arbitrario e conduz uma corrente I O fio esta em uma regiao com um campo magnetico uniforme B Mostre que a forca total sobre a parte curvada e igual a forca agindo sobre um fio retilıneo com mesma extremidades da parte curvada Exercıcio A2 No espectrˆometro de massa mostrado na figura a seguir partıculas com carga Q 1091015 C sao aceleradas a partir do repouso atraves de uma diferenca de potencial na regiao I Elas entao se movem em uma linha reta atraves da regiao II que contem um campo magnetico B 3 T e um campo eletrico E 022 NC Finalmente as partıculas entram na regiao III que contem somente um campo magnetico e se movem em uma trajetoria semicircular de raio R 15 m antes de atingirem o detector Os campos magneticos nas regioes II e III sao uniformes tˆem o mesmo modulo e apontam para fora da pagina como mostrado na figura Em termos das grandezas fornecidas determine a massa das partıculas 4