Enunciado

Um próton muito rápido com velocidade v 0 passa à distância de a elétron inicialmente em repouso (fig. 14- 53). Supondo que o movimento do próton não é perturbado devido à sua grande massa em relação à do próton, (a) faça o gráfico em função de x do componente da força perpendicular a v 0 que o próton exerce sobre o elétron. (b) Mostre que o momento transferido para o elétron é

e 2 / 4 π ε 0 2 / v 0 a

em uma direção perpendicular a v 0 . (c) Estime o desvio do próton como uma função de sua velocidade. Este exemplo serve como base para analisar o movimento de partículas carregadas que passam por a matéria. [Dica: Supondo o elétron permanece praticamente em sua posição inicial enquanto o próton acontece, o momento transferido para o elétron é dado por Δ p = ∫ F d t e apenas a componente e perpendicular a y 0 tem que ser calculado. na visão de simetria de força, em vez de integrar de a - ∞ , integrar de 0 a e multiplique por 2.]

Passo 1

Oiii tudo bem?

Vamos lá para mais um problema bem legal ein! Repetimos a figura do problema anterior:

Passo 2

A força exercida no ponto pode ser explicada como

Passo 3

Podemos calcular o potencial elétrico como

E = - e 4 π ε 0 ⋅ 1 d 2 ⋅ sin ⁡ θ = - e 4 π ε 0 ⋅ a v 0 t 2 + a 2 3 / 2 = - e a 4 π ε 0 ⋅ 1 x 2 + a 2 3 / 2

Onde, x = v 0 t

Passo 4

Para o campo elétrico E temos:

E = - ∇ V = d V d z = - Q 12 π ε 0 d d z 1 z 3

Derivando em relação a z

E = Q 4 π ε 0 ⋅ 1 z 4

Passo 5

Para plotar o gráfico, chutamos alguns valores positivos e negativos para x e ver qual valor de E obtemos:

Podemos facilmente plotar o gráfico para esses dados

Passo 6

O calculo do momento é dado por

Δ P = ∫ 0 ∞ v 0 t d t v 0 2 t 2 + a 2 3 / 2 = 2 e 2 v 0 4 π ε 0 - 1 v 0 2 v 0 2 t 2 + a 2 0 ∞

Δ P = 2 e 2 4 π ε 0 ⋅ 1 v 0 a → Δ P = e 2 4 π ε 0 ⋅ 2 v 0 a

Resposta

Δ P = e 2 4 π ε 0 ⋅ 2 v 0 a

Ver Outros Exercícios desse livro