Uma onda eletromagnética é gerada
□ por qualquer carga que esteja em movimento.
□ apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.
□ apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.
□ apenas por cargas se movendo em círculos.
□ apenas por cargas se movendo em linha reta.
□ por qualquer carga que esteja em movimento.
□ apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.
□ apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.
□ apenas por cargas se movendo em círculos.
□ apenas por cargas se movendo em linha reta.
Passo 1
O enunciado pergunta qual das alternativas descreve corretamente quando uma carga elétrica em movimento gera uma onda eletromagnética. As alternativas são:
- por qualquer carga que esteja em movimento.
- apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.
- apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.
- apenas por cargas se movendo em círculos.
- apenas por cargas se movendo em linha reta.
O que é pedido: escolher a alternativa correta e justificar por que as outras são falsas.
Passo 2
Conceito físico essencial (explicação didática): ondas eletromagnéticas são campos elétricos e magnéticos que se auto-propagam quando as fontes (cargas/correntes) produzem campos que variam no tempo de forma que parte dessa variação “se solta” e se propaga como radiação. Para um ponto carregado isolado, a propriedade que determina se há radiação é a aceleração da carga: se a partícula está acelerada, os campos que ela produz têm componentes que se afastam e levam energia para o infinito — isto é a radiação. Se a carga só se desloca com velocidade constante, os campos se reorganizam mas não há fluxo de energia que escape como onda.
Passo 3
Fórmula quantitativa básica (ferramenta prática para a prova): para uma carga pontual não relativística, a potência irradiada instantânea é dada pela fórmula de Larmor:
Explicando cada símbolo:
-
é a potência irradiada (energia por unidade de tempo) em watts. -
é a carga elétrica (em coulombs). -
é a magnitude da aceleração da carga (em ). -
é a permissividade elétrica do vácuo. -
é a velocidade da luz no vácuo.
Importante tirar uma conclusão direta dessa fórmula: a potência
é proporcional a
. Portanto, se
(movimento retilíneo e uniforme), obtém-se
— nenhuma radiação. Se
, então
— há radiação.
Passo 4
Aplicando a fórmula às alternativas:
- Alternativa “por qualquer carga que esteja em movimento.”: falsa. Uma carga que se move com velocidade constante (
) não irradia segundo a fórmula de Larmor. - Alternativa “apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.”: consistente com a fórmula, porque basta
para obter . Portanto é verdadeira na teoria clássica usual. - Alternativa “apenas por cargas cuja aceleração esteja variando.”: falsa. A fórmula mostra dependência de
, não de (variação da aceleração). Mesmo uma aceleração constante ( fixo, não variável) produz radiação (potência constante), logo não é necessário que a aceleração varie no tempo. - Alternativa “apenas por cargas se movendo em círculos.”: falsa. Movimento circular implica aceleração centrípeta (logo irradia), mas existem muitos outros tipos de aceleração que geram radiação (por exemplo aceleração linear, oscilações em antenas). Logo não é exclusivo do movimento circular.
- Alternativa “apenas por cargas se movendo em linha reta.”: falsa. Movimento em linha reta pode ser com
(sem radiação) ou com (com radiação). Assim, não é condição suficiente nem necessária apenas “linha reta”.
Passo 5
Exemplos práticos para fixar a ideia (como na prova, para lembrar rápido):
- Uma carga com velocidade constante
(p.ex. sem aceleração): . Não irradia. - Uma carga oscilando (antena): aceleração típica não nula e variável, irradia — essa é a base de transmissão de rádio.
- Um elétron em movimento circular num acelerador (síncrotron): há aceleração centrípeta e produz radiação (chamada radiação sincrotron/ciclótron).
- Uma carga numa reta, mas acelerando (por exemplo, acelerada por uma força num trilho):
irradia.
Passo 6
Observação sobre sutilezas (sem complicar demais): existe discussão avançada sobre observadores acelerados e definição de “radiação” (por exemplo, um observador acelerado pode interpretar o campo de maneira diferente). Para a física de graduação e para questões de prova, basta adotar a conclusão prática: na eletrodinâmica clássica de Maxwell, movimentos acelerados de cargas produzem radiação, movimentos com velocidade constante não produzem.
Passo 7
Resumo inteligente para decorar: “radiação eletromagnética de uma carga depende da aceleração da carga; se a aceleração for zero não há radiação; se a aceleração for diferente de zero há radiação” — e a potência radiada escala com
conforme a fórmula de Larmor.
Resposta
apenas por cargas que estejam em movimento acelerado.