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 (B), da esquerda para a direita. A imagem apresenta o sistema visto de cima para baixo, no mesmo sentido da aceleração da gravidade (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
Esta questão avalia a força magnética sobre cargas em movimento (Força de Lorentz) e a aplicação da regra da mão direita.
A situação é analisada com a visão de cima para baixo, no sentido da gravidade. Portanto, a velocidade do sistema aponta para dentro da página (⊗), pois o haltere cai sob ação de g. O campo magnético B aponta horizontalmente para a direita (→), conforme indicado na figura.
A força magnética sobre uma carga é dada por F = qv × B. Aplicando a regra da mão direita para o produto vetorial v × B:
Para a carga positiva (+): v aponta para dentro da página (⊗) e B aponta para a direita. O produto vetorial (-ẑ) × (+x̂) resulta em -ŷ, ou seja, para baixo na imagem. A força na carga positiva é, portanto, ↓.
Para a carga negativa (-): a força tem sinal oposto, resultando em +ŷ, ou seja, para cima na imagem ↑.
O diagrama correto é aquele que mostra a carga positiva com força apontando para baixo e a carga negativa com força apontando para cima — exatamente o que está representado na alternativa correta. As demais alternativas erram ao mostrar forças no mesmo sentido para as duas cargas (o que não ocorre, pois os sinais são opostos), ou ao indicar forças na direção horizontal (paralelas a B, o que é impossível, pois v × B é sempre perpendicular a B).
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