Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 24.11 - Ex. 58
Um pósitron (carga , massa igual à do elétron) está se movendo com uma velocidade de no sentido positivo do eixo quando, em , encontra um campo elétrico paralelo ao eixo . A Fig. abaixo mostra o potencial elétrico associado ao campo. A escala do eixo vertical é definida por . (a) O pósitron emerge da região em que existe campo em (o que significa que o movimento se inverte) ou em (o que significa que o movimento não se inverte)? (b) Com que velocidade o pósitron emerge da região?
Passo 1
Fala aí! Tudo certinho? Esta questão está um pouco complicada? Relaxa que vamos tentar te ajudar. 😎
Nesse problema temos um pósitron a no sentido positivo de e a partir do gráfico do enunciado podemos ver a relação da tensão com a posição da carga devido a ação de um campo elétrico.
A partir daí queremos descobrir se o pósitron emerge do campo em ou em e com que velocidade isso acontece.
Tem ideia de como fazer isso? 😬
Para responder essa pergunta podemos aplicar a relação entre o potencial elétrico e o potencial pela equação
Saca só! 😁
Passo 2
Podemos usar a relação , em que é o potencial elétrico de uma carga, é a carga e é o potencial dela para alterar a informação que temos do gráfico que é de potencial para potencial elétrico. Portanto, de acordo com o enunciado, a energia cinética inicial, em elétron-volts é:
Como é menor do que a barreira que vemos do gráfico de , então o pósitron tem o seu movimento invertido quando entra na região de campo elétrico, então, ele emerge do campo elétrico no ponto .
Tranquilo até aqui? 👀
Passo 3
Bem, de acordo com a lei de conservação da energia, como o potencial inicial e final são iguais a zero (como no gráfico), as velocidades inicial e final tem que ser iguais. Portanto, a velocidade final é
Fim! Iae, o que achou? Responde Aí! 😁
Resposta
a) O movimento se inverte.
b)