Explique em palavras:
(c) Porque forças magnéticas só atuam em partículas com carga e não geram trabalho?
(c) Porque forças magnéticas só atuam em partículas com carga e não geram trabalho?
Passo 1
O enunciado pede para explicar, em palavras, por que as forças magnéticas só atuam em partículas com carga elétrica e por que elas não realizam trabalho sobre essas partículas. O conteúdo principal aqui é a força de Lorentz magnética e a definição de trabalho em mecânica.
Passo 2
A força magnética sobre uma partícula é dada pela parte magnética da força de Lorentz. Para uma partícula de carga
que se move com velocidade
em um campo magnético
, a força é
Isso mostra por que somente partículas com carga sentem essa força: se
, então
.
Passo 3
O produto vetorial
produz um vetor
que é sempre perpendicular tanto a
quanto a
. Geometricamente, isso significa que a força magnética só desvia o caminho da partícula, mudando a direção da velocidade, mas não altera o módulo de
.
Passo 4
O trabalho infinitesimal
realizado pela força é dado por
onde
é o deslocamento infinitesimal da partícula. Mas como
e
tem direção de
, o produto escalar é zero:
Logo, nenhum trabalho é realizado pela força magnética.
Resposta
Forças magnéticas agem apenas em partículas carregadas porque aparecem multiplicadas pela carga
. Como são dadas por
, elas ficam sempre perpendiculares à velocidade da partícula, de modo que o trabalho
é zero.