Serway-P1.56: Duas placas de metal horizontais, cada uma com 10,0 cm quadrados, estão alinhadas com um espaçamento de 1,00 cm uma acima da outra. Ambas recebem cargas de mesmo módulo e sinais opostos, de modo que um campo elétrico uniforme descendente de 2,00.10^3 N / C é estabelecido na região entre elas. Uma partícula com massa 2,00.10^-16 kg e carga positiva de 1,00.10^-6 C sai do centro da placa negativa inferior com uma velocidade escalar inicial de 1,00.10^5 m / s a um ângulo de 37,0^circ acima da horizontal. (a) Descreva a trajetória da partícula. (b) Qual placa a partícula atinge? © Em que ponto, em relação ao ponto de partida, a placa é atingida?

Passo 1

Então, bora lá! O problema fala sobre duas placas de metal carregadas, criando um campo elétrico uniforme entre elas. Temos uma partícula carregada que sai de uma das placas com certa velocidade e direção. Vamos precisar usar conceitos de campos elétricos, força elétrica, e movimento com aceleração constante para resolver as partes a, b e c desse exercício.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a trajetória da partícula. Como ela tem uma velocidade inicial em um ângulo e está sujeita a um campo elétrico que proporciona uma aceleração, a trajetória será uma parábola, típica de movimentos com aceleração constante, como um projétil.

Passo 3

Para descobrir qual placa a partícula atinge, precisamos calcular o tempo que leva para a partícula se mover verticalmente até a outra placa. Sabemos que o campo elétrico gera uma força sobre a carga, que resulta em uma aceleração. Usando a segunda lei de Newton, , e , podemos encontrar a aceleração vertical.

Passo 4

Finalmente, para encontrar o ponto onde a placa é atingida em relação ao ponto de partida, vamos calcular a distância horizontal que a partícula percorre nesse tempo. Usamos a velocidade inicial na horizontal e o tempo calculado anteriormente para achar essa distância.

Resposta

(a) A trajetória da partícula é uma parábola.
(b) A partícula atinge a placa superior.
© A placa é atingida a uma distância horizontal de aproximadamente do ponto de partida.

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