QUESTÃO 05 (2,00 PONTOS): Um próton percorre uma distância
ao longo de uma linha reta de um ponto a até um ponto b no interior de um acelerador linear. O campo elétrico é uniforme ao longo dessa linha e possui módulo
no sentido de a para b. Determine (a) a força sobre o próton; (b) o trabalho realizado sobre ele pelo campo elétrico; © a diferença de potencial
.
Passo 1
Vamos resolver um exercício de física envolvendo campos elétricos e forças sobre cargas. Aqui, temos um próton movendo-se em um campo elétrico uniforme dentro de um acelerador linear. Para resolver, vamos precisar das fórmulas que relacionam força elétrica, trabalho realizado por um campo elétrico e diferença de potencial elétrico.
Passo 2
(a) Determinar a força sobre o próton.
A força elétrica sobre uma carga em um campo elétrico é dada pela fórmula:
Onde:
-
é a força, -
é a carga da partícula, -
é o campo elétrico.
Sabemos que a carga de um próton é
e o campo elétrico é
. Substituindo na fórmula:
Passo 3
(b) Calcular o trabalho realizado sobre o próton pelo campo elétrico.
O trabalho realizado por um campo elétrico ao mover uma carga é dado por:
Onde:
-
é o trabalho, -
é a distância percorrida pela carga no campo.
Usando os valores fornecidos:
Passo 4
© Determinar a diferença de potencial
.
A diferença de potencial elétrico entre dois pontos é relacionada ao trabalho realizado pelo campo elétrico pela fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
(a) A força sobre o próton é
.
(b) O trabalho realizado pelo campo elétrico é .
© A diferença de potencial é
.
(b) O trabalho realizado pelo campo elétrico é
© A diferença de potencial