(UNIFESP)
Uma mola de massa desprezível presa ao teto de uma sala, tem sua outra extremidade atada ao centro de uma barra metálica homogênea e na horizontal, com 50 cm de comprimento e 500 g de massa. A barra metálica, que pode movimentar-se num plano vertical, apresenta resistência ôhmica de 5 Ω e está ligada por fios condutores de massas desprezíveis a um gerador G de corrente contínua, de resistência ôhmica interna de 5 Ω, apoiado sobre uma mesa horizontal. O sistema barra-mola está em um plano perpendicular a um campo magnético B horizontal, cujas linhas de campo penetram nesse plano, conforme mostra a figura.
Determine:
a) a força eletromotriz, em volts, produzida pelo gerador e a potência elétrica dissipada pela barra metálica, em watts.
b) a deformação, em metros, sofrida pela mola para manter o sistema barra-mola em equilíbrio mecânico.
Suponha que os fios elétricos não fiquem sujeitos a tensão mecânica, isto é, esticados.
Resolução:
a) Pela lei de Pouillet, temos:
i = E/(R+r) => 5 = E/(5+5) => E = 50 V
A potência elétrica dissipada é dada por:
P = R.i2 => P = 5.(5)2 => P = 125 W
b) Agem na barra as forças: elástica e magnética (verticais e para cima) e o peso (vertical e para baixo). No equilíbrio, temos:
Felast + Fmag = P
k.x + B.i.L = m.g
80,0.x + 0,40.5.0,50 = 500.10-3.10
x = 0,05 m = 5 cm
Respostas:
a) 50 V; 125 W
b) 5 cm
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