Em um espectômetro de massa (Figura 34.14), íons são direcionados para o interior de um campo magnético, onde descrevem curvas ao redor das linhas do campo e acabam colidindo com um detector. Se uma variedade de átomos ionizados desloca-se com a mesma rapidez através de um campo magnético, você esperaria que todos eles fossem desviados da mesma maneira? Ou íons diferentes seriam desviados diferentemente? Justifique sua resposta.

Passo 1

Falaa, galera! Tudo bem com vocês? O fundamental nessa questão é relacionar os conceitos do magnetismo com os de mecânica. Bora lá!

A força magnética que atua sobre partículas carregadas movimentando-se na presença de um campo magnético depende da quantidade de carga que ela detém, de sua velocidade, da intensidade do campo magnético local e do ângulo entre a velocidade e o campo magnético. Perceba isso através da formulação do módulo dessa força:

F m = q v b ⋅ s e n α

Portanto, se todos os íons possuírem as mesmas características, a força magnética sobre eles será igual!

Passo 2

Agora, para analisar a deflexão de cada íon, precisamos voltar para conceitos da mecânica. Primeiramente, uma vez que em nosso caso a aceleração só possui componente centrípeta, podemos afirmar que o desvio é diretamente proporcional ao módulo da aceleração. Logo, fazendo uso da segunda lei de Newton, concluímos que quanto maior a massa do íon, menor sua aceleração e, consequentemente, menor seu desvio. Matematicamente:

F m = F R = m ⋅ a → a = F m m → a ∝ 1 m   ( F m = c t e )

Resposta

O grau de desvio depende da massa de cada íon.

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