Um átomo de hidrogênio que perdeu seu elétron está se movendo para o leste em uma região onde o campo magnético é direcionado de sul para norte. Ele será desviado:
Escolha uma opção:
◯ a. Para o norte
◯ b. Para baixo
◯ c. Nem um pouco
◯ d. Para cima
◯ e. Para o sul
◯ a. Para o norte
◯ b. Para baixo
◯ c. Nem um pouco
◯ d. Para cima
◯ e. Para o sul
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede uma única coisa. Informações:
- Um átomo de hidrogênio que perdeu seu elétron (ou seja, é um próton) está se movendo para o leste.
- O campo magnético na região está direcionado de sul para norte.
Pergunta: para qual direção o próton será desviado? (opções: a. Para o norte; b. Para baixo; c. Nem um pouco; d. Para cima; e. Para o sul)
Passo 2
Identificar claramente a partícula e sua carga. Quando o átomo de hidrogênio perde o elétron fica apenas o núcleo, que é um próton. Então a carga da partícula é positiva; denote-a por
, onde
é a carga elementar positiva. Isto é importante porque o sentido da força magnética depende do sinal de
.
Passo 3
Apresentar a lei que determina a força magnética e explicar o significado de cada símbolo. A força magnética sobre uma carga em movimento é dada pela Lei de Lorentz:
Explicando cada símbolo de forma simples:
-
é a força magnética (vetor). -
é a carga da partícula (aqui ). -
é o vetor velocidade (direção e sentido do movimento). -
é o vetor campo magnético. - O símbolo
indica produto vetorial (cross product): o resultado tem magnitude e direção perpendicular tanto a quanto a , determinada pela regra da mão direita. é o ângulo entre e .
Passo 4
Escolher um sistema de eixos simples para visualizar direções (isso facilita muito em prova). Defina:
- Leste = direção de
(eixo ). - Norte = direção de
(eixo ). - Para cima = direção de
(eixo ).
Com isso, escrevemos os vetores dados como:
Passo 5
Calcular o produto vetorial
. Usando as propriedades dos vetores unitários:
Logo
Isso significa que o vetor perpendicular resultante aponta na direção
, que definiu como “para cima”.
Passo 6
Colocar
na expressão da força para ver o sentido final:
Como o coeficiente é positivo, a direção da força é exatamente a direção de
: ou seja, para cima. (Observação didática: se fosse um elétron,
seria negativo e a força apontaria para baixo — isso ajuda a checar sinal em exercícios.)
Passo 7
Interpretação prática com a regra da mão direita (para confirmar mentalmente): aponte o dedo indicador para o leste (
), o dedo médio para o norte (
); o polegar aponta para cima, que é o sentido da força sobre uma carga positiva. Respira fundo: deu para ver direitinho o porquê do desvio ser para cima.
Resposta
d. Para cima