Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 27.Problemas desafioadores - Ex. 89
89- Uma partícula com carga igual a e massa de está, inicialmente, se deslocando no sentido , com velocidade igual a . Ela, a seguir, entra em uma região onde existe um campo magnético uniforme que entra perpendicularmente no plano da página, como indicado na Figura . O módulo do campo é igual a . A região se estende até uma distância igual a ao longo da direção inicial do deslocamento; a do ponto onde ela entrou no campo existe uma parede.
O comprimento da região onde não existe campo é, portanto, igual a . Quando a partícula carregada entra no campo magnético, ela segue uma trajetória curva com raio de curvatura . Ela, a seguir, deixa o campo magnético depois de um tempo , tendo sido desviada de uma distância . A partícula então se desloca na região sem campo e atinge a parede depois de ser desviada de uma distância total .
Determine o raio da parte curva da trajetória.
Determine , o tempo durante o qual a partícula permanece no campo magnético.
Determine , o desvio horizontal no ponto onde a partícula sai do campo.
Determine , o desvio horizontal total.
Passo 1
O raio da trajetória feita pela partícula é encontrada pela igualdade entre a força magnética e a força centrípeta, ou seja:
Substituindo os valores que o enunciado nos fornece nós teremos:
É surpreendentemente um raio muito longo.
Passo 2
A distância angular percorrida por essa partícula é de:
Onde deve estar em radianos e é vista pelo seguinte triângulo retângulo.
E será:
Então a distância percorrida por essa partícula será:
Como a velocidade dessa partícula é constante em toda a trajetória então:
Passo 3
Vamos desenhar os dois triângulos que temos dentro do campo magnético
Vai ser trabalhoso explicar essa (por que os, mas o ângulo semi-inscrito de pois se traçarmos uma tangente ao círculo formando nós chegamos na seguinte relação
A prova encontra-se aqui.
https://correamani.blogspot.com/2014/08/angulo-de-segmento-ou-angulo-semi.html
De forma que:
Passo 4
A partícula sai com a mesma velocidade com a qual entrou só que ela sai pela tangente. Então temos a seguinte situação.
Onde será:
Então será a soma das duas: