Um próoton está localizado no equador magnético da Terra a 1000m de altitude. Em que direção é a força magnética sobre ele quando sua velocidade é para o norte? para cima.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um próton posicionado no equador magnético da Terra, a 1000 metros de altitude. A questão quer saber em que direção é a força magnética sobre ele quando sua velocidade é para o norte e para cima. Vamos abordar isso usando o conteúdo de força de Lorentz, que é a força que uma partícula carregada experimenta em um campo magnético. Precisaremos entender como calcular essa força e usar a regra da mão direita para descobrir a direção.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da fórmula da força magnética, conhecida como força de Lorentz:
Aqui,
é a força magnética,
é a carga do próton,
é a velocidade do próton, e
é o campo magnético da Terra.
Passo 3
Vamos analisar o caso quando a velocidade do próton é para o norte. No equador magnético, o campo magnético da Terra está horizontal e apontando para o norte. Então, tanto
quanto
estão na mesma direção.
Quando dois vetores estão na mesma direção, o produto vetorial
é zero, porque o ângulo entre eles é 0 graus e
.
Passo 4
Agora, vamos considerar quando a velocidade do próton é para cima. O campo magnético
ainda está para o norte, e a velocidade
está perpendicular a
(um para cima e outro para o norte).
Nesse caso, o produto vetorial
não é zero. Para encontrar a direção da força
, usamos a regra da mão direita: aponta o dedo indicador na direção de
(para cima), o dedo médio na direção de
(para o norte), e o polegar aponta na direção da força
.
Passo 5
Aplicando a regra da mão direita:
- Dedão para cima (
) - Dedo médio para o norte (
) - O polegar aponta para o oeste
Então, a força magnética
está direcionada para o oeste quando a velocidade do próton é para cima.
Resposta
Quando o próton tem velocidade para o norte, a força magnética sobre ele é nula. Já quando sua velocidade é para cima, a força magnética atua na direção oeste.
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T.m/A.