Questão 105 do Enem 2021: as forças magnéticas no haltere carregado em queda

Enem 2021 · 2º dia · caderno azul · Física · Eletromagnetismo

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A Diagrama A: força na carga positiva apontando para baixo na figura e força na carga negativa apontando para cima

Duas esferas carregadas com cargas iguais em módulo e sinais contrários estão ligadas por uma haste rígida isolante na forma de haltere. O sistema se movimenta sob ação da gravidade numa região que tem um campo magnético horizontal uniforme $(\vec{B})$ , da esquerda para a direita. A imagem apresenta o sistema visto de cima para baixo, no mesmo sentido da aceleração da gravidade $(\vec{g})$ que atua na região.

Vista de cima: linhas de campo horizontais apontando para a direita (B); no meio, o haltere com a carga positiva à esquerda e a negativa à direita; ao lado, o símbolo ⊗ indicando que g aponta para dentro da página

Visto de cima, o diagrama esquemático das forças magnéticas que atuam no sistema, no momento inicial em que as cargas penetram na região de campo magnético, está representado em

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Resolução comentada

O que a questão pede

O sentido da força magnética em cada carga, vista de cima.

As direções

Na figura, vista de cima:

o campo $\vec{B}$ aponta para a direita;
o sistema cai no sentido de $\vec{g}$ , ou seja, a velocidade aponta para dentro da página (⊗).

A força em cada carga

A força magnética é $\vec{F} = q\,\vec{v}\times\vec{B}$ . Ela é perpendicular à velocidade e ao campo: fica no plano da figura, para cima ou para baixo.

Para a carga positiva, com $\vec{v}$ entrando na página e $\vec{B}$ para a direita, a regra da mão direita dá a força para baixo na figura.

Para a carga negativa, o sinal inverte o sentido: força para cima.

São forças opostas nas duas pontas do haltere, que tendem a girá-lo. É o diagrama A.

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
Cargas de sinais opostos, com a mesma velocidade, sofrem forças magnéticas em sentidos opostos, e não iguais. (10,3% marcaram)
C
Foi a mais marcada. Forças ao longo da haste, uma puxando a outra, seriam a atração elétrica entre as cargas. A força magnética é perpendicular à velocidade e ao campo, e não à linha entre as cargas. (38,6% marcaram)
D
Também põe a mesma força nas duas cargas. Trocar o sinal da carga inverte o sentido da força. (9% marcaram)
E
Foi a segunda mais marcada. As forças são opostas, mas com os sentidos trocados: é o resultado de quem erra a regra da mão direita para a carga positiva. (23,5% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 2.179.139 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 703 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 7ª mais difícil de 44 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.

Acertaram18,3%dos candidatos marcaram a A

Habilidade 20 · Competência 6Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.

Como os candidatos responderam

A18,3% ✓ gabarito
B10,3%
C38,6% mais marcada
D9%
E23,5%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50016,2%
500 a 60018,5%
600 a 70025,8%
700 ou mais59,3%

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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