UFRJ- Física 3 – P2 2018.2 - DIURNO - 7
Uma partícula carregada entra em uma região de campo magnético constante que aponta ao longo do eixo de um sistema de coordenadas. Sua velocidade inicial aponta ao longo do eixo , de forma que ela entra em um movimento circular uniforme de raio . A seguir, a partícula é acelerada por um campo elétrico que aponta em uma direção contida no plano , de forma que sua energia cinética é quadruplicada. O campo elétrico então é removido e a partícula volta a executar um movimento circular uniforme. Nessas condições, o raio deste novo movimento vale:
Passo 1
A gente sabe que a energia cinética de uma determinada partícula com massa e velocidade é dada por
Por outro lado, essa partícula está carregada com carga e descreve um movimento circular uniforme cujo raio é dado por:
Passo 2
Agora, o problema também diz que a força que atua sobre a partícula está no plano , o que significa que o movimento de , após o campo ser aplicado, permanece nesse plano e, portanto, é perpendicular ao campo magnético . Por isso, depois desse instante, a partícula vai continuar descrevendo uma trajetória circular, porém de raio diferente.
Para sabermos qual será esse raio final , vamos ter que colocar a outra informação, que é o fato de que a energia cinética final ficou quatro vezes maior depois por causa desse campo aplicado. Então,
que mostra que a energia cinética final da partícula é devida a uma velocidade duas vezes maior que inicial (já que não mudou!):
Jogando na expressão para o raio, teremos
Resposta
Letra e.