Thomson observou o desvio dos raios catódicos em presença de campos elétricos e magnéticos, mas não observou desvio algum devido à gravidade. Por que não?

Passo 1

O enunciado diz que Thomson desviou raios catódicos usando campos elétrico e magnético, mas não viu desvio por gravidade. O conteúdo aqui é a comparação entre a força gravitacional e as forças eletromagnéticas sobre um elétron em alta velocidade, durante o curto percurso no tubo de descarga.

Passo 2

A força gravitacional sobre o elétron de massa m é
Fg = m,g
onde m = 9,11times10^-31,kg e g = 9,8,m/s^2.
A força elétrica em um campo de intensidade E é
Fe = e,E
onde e = 1,60times10^-19,C.

Passo 3

Para um campo típico de Eapprox10^4,V/m, a razão entre as forças é
FgFe =m,ge,E =9,11times10^-31times9,81,60times10^-19times10^4 approx5times10^-14
Isto significa que a força gravitacional é cerca de 10^14 vezes menor que a força elétrica.

Passo 4

Como o percurso do elétron no tubo dura algo como 10^-8,s, a deflexão por gravidade seria da ordem de
ysim12,g,t^2sim12cdot9,8cdot(10^-8)^2approx5times10^-15,m,
valor totalmente desprezível diante da resolução experimental de Thomson.

Resposta

Thomson não viu desvio gravitacional porque, para o elétron, a força da gravidade é dezenas de ordens de magnitude menor que as forças eletromagnéticas e gera uma deflexão extremamente pequena, impossível de detectar em seu experimento.

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