Em um dado instante a velocidade de um elétron se movendo entre duas placas carregadas e planas vale . Suponha que o campo elétrico entre as placas é dado por: . a) Qual é a aceleração do elétron? b) Qual é a velocidade do elétron após sua coordenada x ter variado de ? Despreze a força gravitacional. Massa do elétron . R: a) ; b) .
Passo 1
O enunciado dá a velocidade inicial de um elétron entre placas carregadas
e o campo elétrico
E = (120 N/C),j
Pede-se a aceleração do elétron e sua velocidade depois que sua coordenada x variar De<a x=2,0 cm. Vamos usar a força elétrica F=qE e a segunda lei de Newton, além da cinemática para movimento bidimensional.
Passo 2
A carga do elétron é q=-e=-1,6times10^-19 C. A força elétrica vale
F = q,E = (-1,6times10^-19),(120,j) = -1,92times10^-17,j N
Pela segunda lei de Newton, F=ma, com m=9,1times10^-31 kg. Logo
a = Fm = -1,92times10^-179,1times10^-31,j approx -2,1times10^13,j m/s^2
Passo 3
Não há componente de aceleração em x, pois Ex=0. Portanto
ax = 0, ay = -2,1times10^13 m/s^2
Passo 4
Para achar o tempo necessário para deslocar De<a x=2,0 cm=0,02 m em x, usamos
t = De<a xv0x = 0,02150times10^3 approx 1,33times10^-7 s