1 - Vamos começar avaliando a situação inicial em que o bonequinho mais a barra flutuam em repouso acima da piscina de água.

 

Note, pela figura abaixo, a corrente pela barra é I'=I/2=20/2=10 A, pois a outra metade está passando pela água. Ou seja, segundo o problema, a água oferece a mesma resistência à passagem da corrente que a barra. Como o sistema está em equilíbrio, a aceleração é nula, e de acordo com a segunda lei de Newton, temos:

Ou seja, neste caso, este é o valor do campo magnético para que a força magnética seja igual à força peso.

2- Agora, invertendo o sentido da corrente (I) pelos trilhos de guia, o bonequinho começa a descer, com uma aceleração dada por:

O resultado é óbvio, pois do item anterior, vimos que a força peso é igual à força magnética, que neste caso, não altera seu módulo, pois apenas invertemos o sentido da corrente pelos trilhos.

Assim, além da força peso, a barra experimenta uma força magnética de mesma intensidade acelerando-a para baixo.

3- A velocidade de impacto (V_imp)da barra na superfície da água, partindo do repouso a uma altura de 5 cm, é dada por:

Como curiosidade, lanço um super desafio: quando a barra mergulha na água, junto com o boneco, ficam totalmente submersos, além de adicionarmos o empuxo (E), devemos considerar que água é uma substância DIAMAGNÉTICA, e que, portanto, o campo dentro da piscina de água tem seu sentido invertido em relação ao campo externo aplicado pela bobina. Assim, ao mergulhar na piscina, a força magnética sobre a barra inverte de sentido. Qual seria o campo necessário, na água, para fazer com que a barra pare de descer? Bom, agora é por sua conta. Dê um volume à barra e ao boneco para estimar o empuxo e defina uma profundidade máxima. Precisará a piscina ser muito funda?