UFRJ, Sem Campus, Física 3, Listas de Física 3 - UFRJ - Lista 1 - Carga Elétrica e Campo Elétrico, Questão 6d
6. (M) Uma partícula de massa e carga penetra na região entre as placas metálicas de um capacitor, como indicado na figura abaixo. As placas estão separadas por uma distância e produzem um campo elétrico uniforme em seu interior. Ao entrar nessa região, a partícula possui uma velocidade inicial paralela às placas e está a uma mesma distância delas. Considere ainda que os efeitos da força gravitacional são desprezíveis em confronto com os da força elétrica. Utilizando o sistema de coordenadas indicado na figura, determine:
(d) A equação da trajetória, isto é, como função de . Que curva corresponde a essa equação?
Passo 1
Iae! Como vai, meu querido? 😁 Bora aprender mais uma questão? 😉
Nesse problema temos uma partícula de massa , carga e velocidade inicial (horizontal) e então essa partícula entra em uma região entre duas placas de um capacitor, a uma distância de cada uma, que possui um campo em seu interior que aponta para baixo.
Nessa condição, queremos obter a equação da trajetória partícula.
Tem alguma ideia do que fazer? 😐
Anteriormente calculamos o vetor posição da partícula como
A partir dessa equação vetorial podemos imaginar como a partícula se comporta no espaço...
Horizontalmente o movimento é uniforme e aponta para . Verticalmente o movimento é acelerado com a aceleração apontando para .
Consegue lembrar de um comportamento parecido? O lançamento balístico, não é?
Passo 2
Em um lançamento balístico horizontal, a trajetória do projetil é muito parecida, no caso influencia da mesma forma mas no lugar da força elétrica, tínhamos a força gravitacional...
Dessa forma, podemos traçar um gráfico que expressa a trajetória da partícula baseado no comportamento de um projetil como descrito acima, ou seja
Tranquilo até aqui? 👀
Passo 3
Agora vamos obter a equação do movimento...
Em o movimento é contante, então podemos escrever
Já em o movimento é acelerado
Se ...
Substituindo em
Pegou o esquema? Responde Aí! 😁