Um elétron com velocidade é lançado paralelamente a um campo elétrico uniforme que o freia.
Qual a distância que o elétron percorre até parar?
Quanto tempo ele leva para parar?
Se o campo elétrico se estende por uma região de de comprimento, que fração de energia cinética inicial o elétron perde ao atravessar o campo?
Dados:
Passo 1
Para resolver essa questão, precisamos saber a força que é exercida nessa elétron quando ele passa pelo campo elétrico, para isso, vamos utilizar a definição de campo elétrico em módulo:
Sendo a carga do elétron , o módulo da força, será:
Agora que temos a força, podemos achar a aceleração que freia o elétron, sendo a massa do elétron :
Agora é só usar as equações da cinemática, simbora!
Passo 2
Para determinar quanto o elétron percorre até parar, iremos utilizar a equação de Torricelli:
Substituindo os valores, temos:
A aceleração é negativa pois ela está freando o elétron!
Passo 3
Para determinar o tempo necessário, basta utilizarmos:
Substituindo, temos:
Passo 4
Para determinar quanto da energia cinética inicial foi perdida, podemos calcular a variação de energia cinética e dividir pela energia cinética inicial, se liga!
Já que a velocidade final é menor que a inicial
Como nós já temos a velocidade a entrar no campo, , basta determinar , para isso, vamos mais uma vez utilizar a equação de Torricelli!
Só presta atenção que agora o elétron percorre uma distância (lá do enunciado!)
Como queremos , basta multiplicar por
Agora é só substituir!