Um feixe de 10^6 prótons, cada um com energia cinética de 35 MeV , se aproxima de uma potencial degrau de 30 MeV .
(a) Se os prótons fossem partículas macroscópicas, o que aconteceria com o feixe ao se aproximar do degrau de potencial? Justifique.

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que a questão tá dizendo. Temos um feixe com 10^6 prótons, e cada um deles tem uma energia cinética de 35 MeV. Esse feixe está se aproximando de um degrau de potencial que tem 30 MeV. O conteúdo envolvido aqui é sobre a interação de partículas com potências elétricas, comparando partículas subatômicas com macroscópicas. Para resolver isso, vamos usar conceitos de física clássica sobre energia cinética e potencial.

Passo 2

Primeiro, vamos pensar no que é energia cinética e potencial. A energia cinética ( Ek) é a energia que um objeto tem devido ao seu movimento, e é dada por:
Ek = 12mv^2
Já a energia potencial ( Ep) é a energia armazenada devido à posição ou configuração, no caso, pela presença de um campo elétrico que cria esse degrau de potencial.

Passo 3

Agora, se os prótons fossem partículas macroscópicas, como bolas de tênis, por exemplo, e estivessem se movendo em direção a uma barreira (o degrau de potencial), o que aconteceria? A ideia é comparar a energia cinética com a energia potencial da barreira.

Passo 4

Os prótons têm uma energia cinética de 35 MeV, que é maior do que o degrau de potencial de 30 MeV. Isso significa que, em termos clássicos, as partículas têm energia suficiente para “subir” o degrau e continuar seu movimento. Então, seriam capazes de passar pela barreira sem problemas.

Passo 5

Aplicando isso a partículas macroscópicas, como bolas, se elas tivessem energia suficiente para superar uma barreira, elas simplesmente continuariam atravessando-a. Não haveria nenhum bloqueio, e o feixe passaria livremente pelo degrau de potencial.

Resposta

Se os prótons fossem partículas macroscópicas, o feixe continuaria passando pelo degrau de potencial sem ser bloqueado, já que cada partícula tem energia cinética suficiente para superar a barreira de 30 MeV.

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