Calcule a intensidade da força magnética atuante num próton (carga = 1,6.10^-¹⁹ C) submetido
a um campo magnético de intensidade B = 2,5 . 10^-¹ T, quando o mesmo:
a) estiver em repouso em relação ao campo.
b) move-se a 2 . 10⁶
m/s, na direção do campo.
c) move-se a 2 . 10⁶
m/s, perpendicularmen-te ao campo.
d) move-se a 2 . 10⁶
m/s, numa direção que forma 30º com o campo.
a um campo magnético de intensidade B = 2,5 . 10^-¹ T, quando o mesmo:
a) estiver em repouso em relação ao campo.
b) move-se a 2 . 10⁶
m/s, na direção do campo.
c) move-se a 2 . 10⁶
m/s, perpendicularmen-te ao campo.
d) move-se a 2 . 10⁶
m/s, numa direção que forma 30º com o campo.
Passo 1
Então, galera! A gente tem um exercício que pede para calcular a intensidade da força magnética que atua num próton. Aqui, o próton tem uma carga de
C e está sujeito a um campo magnético com intensidade
T. Vamos analisar quatro situações diferentes: quando o próton está parado, move-se na direção do campo, perpendicularmente ao campo e formando um ângulo de 30º com o campo. Para resolver isso, vamos usar a fórmula da força magnética, que faz parte da física do eletromagnetismo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula para calcular a força magnética (
) que atua sobre uma carga em movimento dentro de um campo magnético. A fórmula é:
Onde:
-
é a carga elétrica, -
é a velocidade do próton, -
é a intensidade do campo magnético, -
é o ângulo entre a direção do movimento do próton e a direção do campo magnético.
Essa fórmula nos diz que a força magnética depende da carga, da velocidade, da intensidade do campo e do ângulo entre a velocidade e o campo.
Passo 3
Vamos começar com a letra a) onde o próton está em repouso em relação ao campo magnético. Se o próton não está se movendo, ou seja,
, então independentemente do valor de
,
ou
, a força magnética será:
Portanto, se o próton está parado, a força magnética que age sobre ele é zero.
Passo 4
Agora, vamos para a letra b) onde o próton se move a
m/s na direção do campo magnético. Aqui, o ângulo
entre a velocidade do próton e o campo magnético é 0º. Sabemos que
, então substituindo na fórmula:
Assim, mesmo que o próton esteja se movendo, se ele vai na direção do campo, a força magnética é zero.
Passo 5
Seguimos para a letra c) onde o próton se move a
m/s perpendicularmente ao campo magnético. Nesse caso, o ângulo
é 90º. Sabemos que
, então a fórmula fica:
Vamos substituir os valores:
Calculando:
Portanto, a força magnética é
newtons.
Passo 6
Finalmente, na letra d), o próton se move a
m/s formando um ângulo de 30º com o campo magnético. Aqui, o ângulo
, e sabemos que
. Então, usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Portanto, a força magnética é
newtons.
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)