Uma partícula de massa
e carga
penetra com velocidade inicial
em uma região de campo magnético uniforme
. Qual é o sentido de rotação da partícula como visto por um observador que a vê se aproximando dele?
Passo 1
Vamos resolver um exercício de Física que envolve uma partícula com carga elétrica movendo-se em um campo magnético. Precisamos entender como a força magnética atua sobre a partícula e determinar em qual direção ela vai girar quando vista por um observador que está assistindo a partícula se aproximar. Para isso, vamos usar a teoria de força de Lorentz e as regras de interação entre cargas e campos magnéticos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a força magnética que atua sobre uma partícula carregada é dada pela força de Lorentz. A fórmula é:
Aqui,
é a velocidade da partícula e
é o campo magnético.
Passo 3
No nosso caso, a partícula tem carga
e está se movendo com velocidade
. O campo magnético é
. Vamos calcular o produto vetorial
:
Sabemos que
e
, então:
Passo 4
Agora, aplicando a carga da partícula na força de Lorentz:
Isso significa que a força está na direção
.
Passo 5
Como a força está na direção
, ela age perpendicularmente à velocidade da partícula. Isso faz com que a partícula se mova em uma trajetória circular. A direção do giro depende da direção da força.
Passo 6
Para visualizar o sentido de rotação, usamos a regra da mão esquerda, já que a carga é negativa. Se usarmos a regra da mão direita para cargas positivas, teríamos uma rotação em sentido anti-horário. Porém, para carga negativa, o sentido é invertido.
Passo 7
Portanto, a partícula com carga
vai girar no sentido horário quando vista por um observador que a vê se aproximando.
Resposta
A partícula gira no sentido horário conforme observado pelo observador.
Exercícios relacionados
Uma partícula de massa
e carga
penetra com velocidade inicial
em uma região de campo magnético uniforme
. Determine a força magnética (módulo, direção e sentido) que atua sobre a partícula no instante inicial.
Considere mais uma vez o modelo clássico do átomo de Hidrogênio discutido anteriormente. Neste modelo, o elétron (carga - e massa
) descreve um movimento circular uniforme de raio
e velocidade escalar
torno do próton. Determine a razão entre as intensidades do momento de dipolo magnético e o momento angular orbital do elétron. Essa razão é conhecida como razão giromagnética.
Em uma variedade de espectrômetro de massa, partículas de carga
e massa
são inicialmente aceleradas por uma diferença de potencial
e depois entram em uma região de campo magnético uniforme de intensidade
e direção perpendicular à velocidade. Pela ação da força magnética, elas descrevem uma trajetória circular até atingir um anteparo, onde o raio
da trajetória é determinado. Considere um feixe formado por uma mistura de íons
. Determine a razão entre os raios de suas trajetórias na região de campo magnético.
Em uma variedade de espectrômetro de massa, partículas de carga
e massa
são inicialmente aceleradas por uma diferença de potencial
e depois entram em uma região de campo magnético uniforme de intensidade
e direção perpendicular à velocidade. Pela ação da força magnética, elas descrevem uma trajetória circular até atingir um anteparo, onde o raio
da trajetória é determinado. Determine a velocidade das partículas ao entrarem na região de campo magnético, supondo que elas partem do repouso.