Questão 85 do Enem 2013: o campo magnético do dispositivo que abre a porta

Enem 2013 · 1º dia · caderno azul · Física · Eletromagnetismo

Nos outros cadernos: amarelo 67 · branco 82 · rosa 87

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A 5 × 10⁻¹ T.

Desenvolve-se um dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão, quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6 A percorra uma barra condutora de comprimento L = 5 cm, cujo ponto médio está preso a uma mola de constante elástica k = 5 × 10⁻² N/cm. O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da posição de equilíbrio a uma velocidade média de 5 m/s e atingirá a catraca em 6 milisegundos, abrindo a porta.

Barra condutora vertical de comprimento L percorrida pela corrente i, presa no meio a uma mola horizontal ligada à parede; campo B entrando no plano; a barra se desloca para a esquerda da posição 0 até a catraca, na posição C

A intensidade do campo magnético, para que o dispositivo funcione corretamente, é de

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Resolução comentada

O que a questão pede

O campo magnético que leva a barra até a catraca.

Até onde a barra vai

x = v \cdot t = 5\ \text{m/s} \times 0{,}006\ \text{s} = 0{,}03\ \text{m} = 3\ \text{cm}

Força da mola nessa posição

F = k\,x = 5 \times 10^{-2}\ \text{N/cm} \times 3\ \text{cm} = 0{,}15\ \text{N}

Força magnética

Na nova posição de equilíbrio, a força magnética iguala a da mola:

B\,i\,L = 0{,}15 \quad\Rightarrow\quad B = \frac{0{,}15}{6 \times 0{,}05} = 0{,}5\ \text{T} = 5 \times 10^{-1}\ \text{T}

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
Foi a mais marcada. 5 × 10⁻² T erra a conversão de centímetros para metros. (33,6% marcaram)
C
5 × 10¹ T usa o comprimento da barra em centímetros na força magnética. (22,6% marcaram)
D
2 × 10⁻² T inverte parte da conta. (20% marcaram)
E
2 × 10⁰ T não iguala a força da mola à força magnética. (9% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.201.188 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 788 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 5ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram14,3%dos candidatos marcaram a A

Habilidade 21 · Competência 6Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo.

Como os candidatos responderam

A14,3% ✓ gabarito
B33,6% mais marcada
C22,6%
D20%
E9%

Em branco: 0,4% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50013,6%
500 a 60014,9%
600 a 70018,4%
700 ou mais37,5%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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