PAVE XX — 3ª Etapa

Os números da eletricidade são pouco comuns no cotidiano. Por exemplo, manter em repouso no espaço duas cargas à primeira vista pequenas, de igual sinal, de módulo $0{,}1\,\text{C}$ (0,1 coulomb) a uma distância de dois metros uma da outra, exige forças externas de grande intensidade na escala humana.

Considere $k=9\times10^9\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$ (k igual a 9 vezes 10 elevado à nona newton vezes metro ao quadrado sobre coulomb ao quadrado) para a constante eletrostática de Coulomb no espaço vazio.

Referência: LUZ, Antônio Máximo Ribeiro da; ÁLVARES, Beatriz Alvarenga. Física, contexto e aplicações, vol. 3. São Paulo: Scipione, 2014.

Tomando $g=10\,\text{m/s}^2$ como valor aproximado da aceleração da gravidade nas proximidades da superfície da Terra, assinale a alternativa correta para a estimativa da massa cujo peso corresponde em módulo à magnitude da força de repulsão entre as cargas no texto.

Uma corrente contínua de $1\,\text{A}$ (um ampère) é geralmente bastante elevada na prática de circuitos eletrônicos embora isso não ocorra em algumas situações como em correntes alternadas. Na cidade de Pelotas, em que a rede elétrica alternada nas residências, para todas as finalidades, tem amplitude de tensão de $220\,\text{V}$ (220 volts), é comum o uso de chuveiros elétricos de potência máxima $6{,}8\,\text{kW}$ (6,8 kilowatt), dado o rigor do inverno no sul do país.

A potência, para uma dada tensão alternada, é proporcional à corrente e esperamos uma corrente alternada de amplitude máxima de cerca de $20\,\text{A}$ num chuveiro de potência $4500\,\text{W}$ (4 mil e 500 watts) a uma tensão alternada de $220\,\text{V}$ de amplitude.

Referência: LUZ, Antônio Máximo Ribeiro da; ÁLVARES, Beatriz Alvarenga. Física, contexto e aplicações, vol. 3. São Paulo: Scipione, 2014.

Qual a estimativa da corrente máxima, em ampères, nas condições de uso descritas no texto, para o chuveiro de $6{,}8\,\text{kW}$?

Exames de imagem por ressonância magnética nuclear são hoje relativamente frequentes, podendo inclusive ser solicitados por pacientes do SUS no Brasil mesmo em cidades de porte médio como Pelotas. Um campo magnético de módulo $B=1{,}5\,\text{T}$ (1,5 tesla) é comum em aparelhos de exame clínico de ressonância magnética nuclear (RMN).

Considere que o máximo módulo do campo magnético da Terra, em sua superfície, é cerca de $0{,}65\times10^{-4}\,\text{T}$ (0,65 vezes 10 elevado a menos 4 tesla).

Referência: LUZ, Antônio Máximo Ribeiro da; ÁLVARES, Beatriz Alvarenga. Física, contexto e aplicações, vol. 3. São Paulo: Scipione, 2014.

Quantas vezes o campo magnético no aparelho RMN é maior ou menor, em módulo, do que o da Terra?