Enem 2021 - Questão resolvida #05

(Enem 2021) 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.

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

a) b) c) d) e)

Dado uma carga $q$ de velocidade $\vec{v}$ na presença de um campo magnético $\vec{B}$, a direção e o sentido da força magnética $\vec{F}$ dependem das direções e sentidos de $\vec{v}$ e $\vec{B}$ e do sinal da carga — se a carga for negativa, o sentido da força é invertido.

Então, para a carga positiva sob ação da gravidade, a direção da velocidade é igual a direção da gravidade. Assim, ao penetrar no campo magnético, ela sofre ação de uma força cuja direção, dada pela regra da mão esquerda, é vertical, e cujo sentido, influenciado pelo sinal da carga, é para baixo, como destacado em vermelho na Figura 1.

Figura 1. Força resultante $\vec{F}$ (vermelho) em uma carga positiva $q$ com velocidade $\vec{v}$ (azul) devido a imersão em um campo magnético $\vec{B}$ (preto).

Já para a carga negativa também sob ação da gravidade, ao penetrar em $\vec{B}$, sofre ação de uma força cuja direção, dada pela regra da mão esquerda, é vertical, e cujo sentido, influenciado pelo sinal negativo da carga, é para cima, como ilustrado na Figura 2.

Figura 2. Força resultante $\vec{F}$ (vermelho) em uma carga negativa $q$ com velocidade $\vec{v}$ (azul) devido a imersão em um campo magnético $\vec{B}$ (preto).

Por fim, juntando as duas informações, as cargas se movimentarão em sentidos opostos: a positiva verticalmente para baixo e a negativa verticalmente para cima.

Resposta: a.

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