(a) Qual é a energia cinética adquirida por uma partícula de carga
, partindo do repouso, em um campo elétrico uniforme, quando ela cai através de uma diferença de potencial eletrostática de
volts? (b) Admita a partícula como sendo um elétron e a diferença de potencial sendo
volts. Ache a energia cinética do elétron, sua velocidade e sua massa no fim da aceleração.
Passo 1
O enunciado pergunta (a) qual a energia cinética adquirida por uma partícula de carga
, partindo do repouso, ao atravessar uma diferença de potencial
num campo elétrico uniforme, e (b) pede, para um elétron e
V, a energia cinética em joules, a velocidade atingida e a massa final da partícula.
Passo 2
Pela Teorema da Energia Cinética, o trabalho da força elétrica ao deslocar a carga
por uma diferença de potencial
é
e esse trabalho se converte em energia cinética
. Como a partícula parte do repouso, temos
Passo 3
Agora fazemos
C e
V. Logo,
Passo 4
Para obter a velocidade
usamos a relação clássica
onde
é a massa de repouso do elétron
kg. Assim,
Passo 5
Em mecânica clássica a massa da partícula não muda com a velocidade, logo ao final da aceleração
Resposta
(a)
(b) Para o elétron e V:
(b) Para o elétron e