Questão 88 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletromagnetismo (interação entre campo magnético e dipolo magnético) e Termologia (transferência de calor por atrito)
• ⚡ Nível: Médio — exige transpor um conceito abstrato (torque sobre um dipolo magnético) para um contexto biomédico pouco familiar ao estudante
• 🎯 Tema/Habilidade: Ação de campo magnético variável sobre partículas magnéticas e conversão de energia mecânica em calor (Competência 5 do ENEM — compreender tecnologias associadas a fenômenos eletromagnéticos)
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é o mecanismo físico que explica por que as nanopartículas magnéticas esquentam quando expostas a um campo magnético alternado?"
• Palavras-chave decisivas: campo magnético alternado, agitação das nanopartículas, aquecimento
• Armadilha típica: confundir "campo magnético" com uma forma de energia térmica que seria "transferida" diretamente às partículas ou às células, como se o campo fosse um fluido de calor — isso ignora que magnetismo e calor são grandezas físicas distintas, ligadas apenas por um mecanismo intermediário de conversão de energia.
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que o aquecimento é consequência de um movimento mecânico (rotação) induzido pelo campo, dissipado como calor por atrito com o meio ao redor — não uma transferência direta de energia magnética ou térmica.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Dipolo magnético: toda nanopartícula magnética se comporta como um pequeno ímã, com um momento de dipolo magnético que tende a se alinhar na direção de um campo magnético externo aplicado.
• Torque magnético: quando o campo externo não está alinhado com o momento de dipolo da partícula, surge um torque (τ) que tende a girar a partícula até alinhá-la ao campo — é a mesma física que faz uma bússola girar até apontar para o norte magnético.
• Campo alternado: um campo magnético alternado inverte periodicamente seu sentido; como a partícula tenta se realinhar a cada mudança, ela é obrigada a girar repetidas vezes, em vaivém, em vez de simplesmente parar alinhada.
• Atrito viscoso e dissipação de energia: ao girar dentro do meio celular (líquido viscoso), a nanopartícula sofre resistência do fluido ao seu redor; essa energia mecânica de rotação é dissipada como calor, exatamente como esfregar as mãos gera calor por atrito.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "um campo magnético alternado externo é utilizado para promover a agitação das nanopartículas" → o próprio enunciado já entrega a chave: o campo não aquece diretamente, ele agita (movimenta) as partículas.
• Evidência 2: "consequente aquecimento da célula" → a palavra "consequente" indica uma relação de causa e efeito em duas etapas: primeiro há agitação (movimento mecânico), depois — como consequência desse movimento — vem o calor.
• Síntese: o enunciado descreve um processo de duas etapas (campo → movimento → calor), não uma transferência direta de uma etapa (campo → calor). A alternativa correta precisa respeitar exatamente essa sequência lógica, explicando o movimento como rotação por torque magnético e o calor como produto do atrito desse movimento com o meio.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a natureza da interação entre campo e nanopartícula

Cada nanopartícula magnética possui um momento de dipolo magnético m, análogo a uma pequena bússola. Um campo magnético externo B exerce sobre esse dipolo um torque τ = m × B, que tende a girar a partícula até seu eixo magnético ficar paralelo ao campo. Isso é física de eletromagnetismo básico, a mesma que orienta a agulha de uma bússola.

Subpasso 4.2 — Analisar o efeito de o campo ser alternado

Se o campo fosse constante, a partícula giraria uma única vez até se alinhar e pararia — não haveria agitação contínua. Como o campo é alternado (troca de sentido periodicamente, muitas vezes por segundo), a nanopartícula é forçada a girar repetidamente para tentar acompanhar essa oscilação, num movimento de rotação/vaivém contínuo. Esse é o significado físico da "agitação das nanopartículas" citada no enunciado.

Subpasso 4.3 — Verificação: de onde vem o calor

A nanopartícula não gira no vácuo: ela está imersa no citoplasma da célula tumoral, um meio viscoso. Ao girar repetidamente nesse meio, a partícula encontra resistência (atrito viscoso) do líquido ao redor. A energia mecânica da rotação é então dissipada como energia térmica — exatamente o mesmo princípio de quando se esfrega as mãos e elas esquentam por atrito. Esse mecanismo é conhecido na literatura como relaxação de Brown (rotação física da partícula no fluido), um dos mecanismos reais da magnetohipertermia. Confrontando essa cadeia lógica — torque → rotação → atrito → calor — com as alternativas, apenas a opção que descreve "girar" e "atrito" reproduz corretamente o fenômeno.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) o campo magnético gerado pela oscilação das nanopartículas é absorvido pelo tumor.

❌ Incorreta: inverte a relação de causa e efeito descrita no enunciado. É o campo magnético externo que age sobre as nanopartículas, e não o contrário; além disso, "absorção de campo magnético" pelo tumor não é um mecanismo físico de aquecimento — campo magnético não é uma forma de energia que se "absorve" e vira calor diretamente.

B) o campo magnético alternado faz as nanopartículas girarem, transferindo calor por atrito.

✅ Correta: descreve com precisão o mecanismo físico real — o torque do campo alternado provoca rotação contínua das nanopartículas (a "agitação" citada no enunciado), e essa rotação, ao encontrar resistência viscosa do meio celular, dissipa energia mecânica em forma de calor por atrito.

C) as nanopartículas interagem magneticamente com as células do corpo, transferindo calor.

❌ Incorreta: as células do corpo não são magnéticas (não possuem momento de dipolo magnético relevante), portanto não há interação magnética direta entre nanopartícula e célula. A interação magnética relevante ocorre entre a nanopartícula e o campo externo aplicado, não com as células.

D) o campo magnético alternado fornece calor para as nanopartículas que o transfere às células do corpo.

❌ Incorreta: trata o campo magnético como se fosse, ele próprio, uma fonte de energia térmica ("fornece calor"), o que é conceitualmente errado — campo magnético e calor são grandezas físicas de naturezas diferentes. O calor só surge depois de uma etapa intermediária mecânica (rotação com atrito), que essa alternativa ignora completamente.

E) as nanopartículas são aceleradas em um único sentido em razão da interação com o campo magnético, fazendo-as colidir com as células e transferir calor.

❌ Incorreta: contradiz a própria natureza do campo descrito, que é alternado — ou seja, muda de sentido periodicamente. Não há aceleração líquida em um único sentido nem deslocamento translacional para "colidir" com células; o que ocorre é rotação no lugar, não translação.

🏆 Gabarito: B — o campo magnético alternado exerce torque sobre o momento de dipolo das nanopartículas, forçando-as a girar repetidamente; esse giro, ao enfrentar o atrito viscoso do meio celular, converte energia mecânica de rotação em calor.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: apenas a alternativa B respeita a cadeia física completa apresentada no enunciado — campo alternado → torque → rotação ("agitação") → atrito → calor — sem inventar interações inexistentes (como campo-célula) nem tratar o campo magnético como fonte direta de energia térmica.
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de trazer situações tecnológicas ou biomédicas (aqui, um tratamento contra câncer) como pretexto para cobrar conceitos clássicos de eletromagnetismo — torque em dipolo, indução, força magnética — testando se o estudante consegue "traduzir" o jargão técnico do texto para a física por trás dele.
• Generalização: sempre que um campo magnético alternado (ou variável no tempo) aparecer associado a algum tipo de aquecimento ou movimento, pense primeiro em torque sobre dipolos e possível conversão de energia mecânica em calor por atrito — e não em "transferência direta" de energia magnética.
• Dica de eliminação rápida: elimine de cara qualquer alternativa que trate o campo magnético como se ele "fornecesse calor" ou fosse "absorvido" (A e D caem por tratar magnetismo como calor); depois, lembre que "alternado" significa mudança de sentido, o que descarta qualquer alternativa que fale em aceleração em "um único sentido" ou "colisão" (E cai); por fim, lembre que células biológicas comuns não são magnéticas, o que descarta interação magnética partícula-célula (C cai) — sobra B.
• Conexões: o mesmo raciocínio de torque sobre dipolo magnético aparece em questões sobre motores elétricos e bússolas; o conceito de dissipação de energia mecânica por atrito viscoso também é cobrado em termodinâmica e em situações de resistência de fluidos.