Explique o que acontece com uma partícula carregada vinda do espaço na direção do equador da terra, com uma velocidade v. O mesmo para uma partícula vinda na direção dos pólos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que pergunta o que acontece com uma partícula carregada que vem do espaço em direção ao equador da Terra, com velocidade v, e o que acontece se ela vem na direção dos polos. A matéria envolvida aqui é a eletromagnetismo, mais especificamente como partículas carregadas interagem com campos magnéticos. Para resolver isso, vamos precisar entender o campo magnético da Terra e a força que ele exerce sobre partículas carregadas em movimento, que é a força de Lorentz.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a Terra tem um campo magnético parecido com o de um ímã gigante, com linhas de campo que saem de perto dos polos norte e entram perto dos polos sul. Esse campo magnético exerce uma força sobre partículas carregadas que estão se movendo. A força que age sobre a partícula é dada pela fórmula da força de Lorentz:
onde
é a carga da partícula,
é a velocidade da partícula, e
é o campo magnético da Terra.
Passo 3
Quando uma partícula carregada se move em um campo magnético, essa força de Lorentz faz com que ela mude de direção, resultando em um movimento curvo. A direção da força depende da direção do movimento da partícula em relação ao campo magnético, seguindo a regra da mão direita.
Passo 4
Agora, pensando na direção do movimento da partícula:
- Na direção do equador: A velocidade da partícula está mais alinhada com o plano do campo magnético da Terra. Assim, a força de Lorentz fará a partícula desviar-se e girar ao redor das linhas de campo, seguindo uma trajetória espiralada ao redor do campo magnético.
- Na direção dos polos: A velocidade da partícula está mais perpendicular às linhas do campo magnético. Nesse caso, a força de Lorentz fará com que a partícula seja desviada diretamente para cima ou para baixo, em direção à atmosfera terrestre, onde pode se chocar com moléculas de ar e causar fenômenos como as auroras.
Passo 5
Portanto, a interação entre a partícula carregada e o campo magnético da Terra depende da direção do seu movimento:
- Equador: Movimento espiralado ao redor das linhas do campo magnético.
- Polos: Desvio direto para a atmosfera terrestre.
Resposta
Para uma partícula carregada vindo do espaço na direção do equador da Terra, ela segue uma trajetória espiral ao redor das linhas do campo magnético terrestre. Já para uma partícula vindo na direção dos polos, ela é desviada diretamente para a atmosfera, podendo causar fenômenos como as auroras.