Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 27.Exercício - Ex. 19
Reator nuclear. Quando dois núcleos de dêuteron (carga , massa ) se aproximam o suficiente, a atração da força nuclear intensa vai fundi-las e produzir um isótopo de hélio, liberando grande quantidade de energia. A abrangência dessa força é de aproximadamente de . Esse é o princípio que rege o reator de fusão nuclear. Os núcleos de dêuteron se movem rápido demais para serem confinados por paredes físicas, por isso são magneticamente confinados. (a) Com qual velocidade os dois núcleos teriam que se mover para que, no caso de uma colisão frontal, eles se aproximem o suficiente para se fundirem? (Trate os núcleos como cargas puntiformes e suponha que uma distância de é necessária para a fusão). (b) Qual a força do campo magnético necessária para fazer os núcleos de deutêron com essa velocidade percorrerem um círculo de 2,50 m de diâmetro?
Passo 1
letra a)
Para acharmos a velocidade precisamos usar a conservação de energia.
Quando colidem a velocidade é nula e como estão afastados no instante inicial, o potencial inicial é nulo.
Passo 2
letra b)
Como a partícula penetra uma região com campo magnético, ela irá descrever um movimento circular. Então vamos igualar força magnética com força centripeta.
Como o campo e velocidade são perpendiculares :
Isolando o campo magnético:
Como no enunciado ele nos dá o diâmetro do circuito, basta dividirmos por 2 para encontrarmos o raio. Então:
Resposta
letra a)
letra b)