Enunciado

Mostre que uma possível fórmula para K, em função de v 2 / c 2 , que reproduz as características da curva experimental da Figura G .3.2, é

K = m 0 c 2 1 1 - v 2 c 2 - 1

onde m 0 é a massa do elétron que aparece na fórmula clássica da energia cinética (G.3.4) e c é a velocidade da luz.

Para isso,

a. determine o valor limite de K quando v 2 tende a c 2 ;

b. verifique que, para v 2 ≪ c 2 , a fórmula dada coincide com a expressão clássica (G.3.4). Para isso use a expansão

1 1 - x = 1 + 1 2 x - 3 8 x 2 …

Válida para x ≪ 1 .

Passo 1

Fala galerinha. Tudo tranquilo? Espero que sim.

Nessa questão temos que mostrar que essa equação acima tem os resultados clássicos com o limite para v tendendo a c e a equação clássica quando v 2 ≪ c 2 .

Passo 2

Para o valor de quando v tende a c temos que é só substituir v por c . Assim vamos ter

K = m 0 c 2 1 1 - c 2 c 2 - 1

K = m 0 c 2 1 1 - 1 - 1

K = m 0 c 2 1 0 - 1

K = m 0 c 2 1 0 - 1

K = m 0 c 2 ∞ - 1

K = m 0 c 2 ∞

K = ∞

Passo 3

E quando a velocidade é pequena temos

K = m 0 c 2 1 1 - v 2 c 2 - 1

Usando a expansão temos

1 1 - v 2 c 2 = 1 + 1 2 ∙ v 2 c 2

Substituindo na expressão

K = m 0 c 2 1 + 1 2 ∙ v 2 c 2 - 1

K = m 0 c 2 ∙ 1 2 ∙ v 2 c 2

K = 1 2 m 0 v 2

Que é a expressão que temos da energia cinética clássica.

Mais uma feita. Bora pra mais uma?

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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