Enunciado

Um pequeno objeto com massa m, carga q e velocidade inicial v 0 =   5,00 × 10 3   m / s é projetado para dentro de um campo elétrico uniforme entre duas placas paralelas de comprimento igual a 26,0   c m (Figura P21.78). O campo elétrico entre as placas está orientado verticalmente para baixo e possui módulo E = 800   N / C . Considere o campo elétrico fora das placas igual a zero. O espaço entre as placas é suficientemente grande para que o objeto passe entre as placas sem colidir com a placa inferior. Após passar pelo campo elétrico, o objeto é defletido para baixo a uma distância vertical d = 1,25   c m a partir da direção original do movimento e atinge uma placa coletora que está a 56,0   c m de distância da borda das placas paralelas. Despreze a gravidade e a resistência do ar. Calcule a razão entre carga e massa, q / m , do objeto.

Passo 1

Olá, tudo bem? Vamos começar?

Olhando as forças que agem sobre essa gota temos:

F e = m a = E q

Então a razão q / m é:

q m = a E

O campo nós temos, agora vamos em busca da aceleração.

Passo 2

Na placa temos um movimento acelerado na vertical e uniforme na horizontal.

Em x temos:

x 1 = v 0 t

t = x 1 v 0

E em y :

v s a í d a = a t = a x 1 v 0

Agora quando a gota sai da placa, ela desenvolve, tanto na vertical quanto na horizontal movimentos uniformes. Na horizontal ela segue tendo a velocidade v 0 , mas na vertical ela mantém a velocidade com que ela saiu da placa v s a í d a . Em x fora da placa temos:

x 2 = v 0 t 2

t 2 = x 2 v 0

E em y :

v s a í d a = Δ y t 2 = Δ y x 2 v 0

Mas temos a velocidade de saída em função da aceleração, então vou substituir aqui:

a x 1 v 0 = Δ y x 2 v 0

E então temos a aceleração em função das quantidades dadas pelo problema:

a = Δ y x 2 x 1

Passo 3

Voltando ao passo um e substituindo a expressão da aceleração que encontramos temos:

q m = a E = Δ y x 2 x 1 E

Os dados são:

x 1 = 26 c m

x 2 = 56 c m

Δ y = 1,25 c m

E = 800 N / C

Agora é só substituir:

q m = 1,25 × 10 - 2 . 56 × 10 - 2 800.26 × 10 - 2 = 3,36 × 10 - 5

Espero ter ajudado! =D

Resposta

3,36 × 10 - 5

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