Explique o funcionamento do cíclotron. [4]

Passo 1

Beleza, o que a gente tem aqui é para explicar como funciona um ciclotron. Isso está ligado à física, mais especificamente ao campo da física nuclear e de partículas. A gente vai precisar entender um pouco sobre campos magnéticos, movimentos de partículas carregadas e como elas são aceleradas em trajetórias circulares.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é um ciclotron. Ele é um tipo de acelerador de partículas que usa campos magnéticos e elétricos para acelerar partículas carregadas, como prótons ou íons. A ideia principal é fazer essas partículas girarem em círculos cada vez maiores enquanto ganham energia.

Passo 3

O funcionamento do ciclotron começa com a aplicação de um campo magnético forte e uniforme perpendicular ao plano onde as partículas vão se mover. Esse campo magnético força as partículas a seguirem trajetórias circulares devido à força de Lorentz, que é dada por:
onde é a força, a carga da partícula, sua velocidade e a intensidade do campo magnético.

Passo 4

Além do campo magnético, o ciclotron utiliza um campo elétrico alternado aplicado entre dois “dees” (estruturas em forma de D). Esse campo elétrico acelera as partículas cada vez que elas passam de um dee para o outro, aumentando sua velocidade e, consequentemente, o raio da trajetória circular devido ao incremento na velocidade.

Resposta

Resumindo, o ciclotron acelera partículas carregadas utilizando campos magnéticos para guiá-las em trajetórias circulares e campos elétricos alternados para aumentar sua energia cada vez que cruzam os dees, permitindo que alcancem altas velocidades e energias.

Exercícios relacionados

Espectrômetro de massa:
(a) Explique o funcionamento do espectrômetro de massa;
(b) Mostre que a massa da partícula carregada é dada por:
© Indique o que significa cada termo da equação acima.
[4]
Mostre que a deflexão de uma partícula carregada com carga e massa que se move na presença de um campo elétrico uniforme , com uma velocidade perpendicular a , criado por duas placas no momento em que deixa a região de comprimento entre as placas é dada por:
[1] Discutido no Exemplo 22-4, página 37.
Para um determinado intervalo de tempo, o deslocamento total é dado pelo produto da velocidade média pelo intervalo de tempo. Essa afirmação continua válida mesmo quando a velocidade não é constante no tempo? Explique.
A posição inicial e a velocidade inicial de um veículo são conhecidas e faz-se um registro da aceleração a cada instante. Pode a posição do veículo depois de um certo tempo ser determinada a partir desses dados? Explique.