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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 21.Exercício - Ex. 11

Em uma experiência no espaço, um próton é mantido fixo e outro próton é libertado do repouso a uma distância de 2,5 mm.

  1. Qual é a aceleração inicial do próton após ser libertado?
  2. Faça gráficos qualitativos (sem números) da aceleração versus tempo e velocidade versus tempo do movimento do próton libertado.

Passo 1

Para iniciarmos a questão vamos separar alguns dados importates contidos no enunciado.

Q p r ó t o n = Q p = 1,6   x   10 - 19   C

k = 9   x   10 9   N . m 2 / C ²

m p = 1,67   x   10 - 27   k g

r = 2,5   m m = 2,5   x   10 - 3   m

Passo 2

  1. Vamos igualar a força de aceleração com a força elétrica. sendo assim.

    2. F = k Q 1 Q 2 r 2

    m   . a = k | Q p | 2 r 2

    a = k | Q p | ² r 2 .   m

    Substitundo os termos.

    a = 9   x   10 9   . 1,6   x   10 - 19 2 2,5   x   10 - 3 2 .   1 , 67   x   10 - 27

    a = 9   x   10 9   .   2,56   x   10 - 38 6,25   x   10 - 6   .   1,67   x   10 - 27

    a = 23,04   x   10 - 29 10,43   x   10 - 33

    a = 2,2   x   10 4   m / s ²

    Passo 3

  2. A força Elétrica de um único próton em repouso fornece ao próton em movimento a aceleração inicial pela gravidade da Terra. Ou seja, à medida que os prótons se afastam, a força elétrica fica mais fraca e a aceleração diminui. O gráfico que representa a aceleração versus o tempo será.

Como os prótons continuam se repelindo (pois suas cargas possuem o mesmo sinal), a velocidade continua aumentando, mas a uma taxa decrescente. O gráfico que representa a velocidade versus o tempo será.

Resposta

  1. a = 2,2   x   10 4   m / s ²

.

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