Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 27.Exercício - Ex. 18
Uma partícula alfa ( um núcleo de He contendo dois prótons e dois nêutrons e possuindo massa igual a ) se move horizontalmente a 35,6 km/s quando penetra o campo magnético vertical uniforme de 1,80 T. (a) Qual é o diâmetro da trajetória percorrida por essa partícula alfa? (b) Qual é o efeito do campo magnético sobre a velocidade da partícula? (c) Quais são o módulo, a direção e o sentido da aceleração da partícula alfa enquanto ela está no campo magnético? (d) Explique por que a velocidade da partícula não se altera, mesmo que uma força externa não equilibrada atue sobre ela.
Passo 1
letra a)
Como a partícula penetra uma região com campo magnético, ela irá descrever um movimento circular. Então vamos igualar força magnética com força centrípeta.
Como o campo e velocidade são perpendiculares :
Isolando o raio:
Sabendo que o diâmetro é duas vezes o raio, temos:
Passo 2
letra b)
Assim que penetra o campo magnético, por um período curto de tempo, o deslocamento da partícula irá ter a mesma direção da velocidade. E como o campo magnético é perpendicular não terá trabalho.
Passo 3
letra c)
Como vimos no item a, a partícula tem uma trajetória circular então igualamos a força magnética com força centrípeta. Podemos então obter a aceleração centrípeta disso.
Passo 4
letra d)
A força magnética altera a velocidade da partícula por ser perpendicular, mas não altera sua magnitude.
Resposta
letra a)
letra b) Assim que penetra o campo magnético, por um período curto de tempo, o deslocamento da partícula irá ter a mesma direção da velocidade. E como o campo magnético é perpendicular não terá trabalho.
letra c)
letra d)A força magnética altera a velocidade da partícula por ser perpendicular, mas não altera sua magnitude.