Um próton, um deutério (um hidrogênio contendo no seu núcleo um próton e um nêutron), e uma partícula
(núcleo de hélio consistindo de dois prótons e dois nêutrons) inicialmente em repouso são acelerados durante o mesmo intervalo de tempo em um campo elétrico uniforme criado por uma placa carregada muito grande. Para cada partícula, compare:
O valor absoluto de seus momentos.
O valor absoluto de seus momentos.
Passo 1
O enunciado diz que um próton, um deutério (núcleo de hidrogênio com massa aproximadamente
e carga
) e uma partícula
(massa aproximadamente
e carga
) partem do repouso e são acelerados durante o mesmo intervalo de tempo
por um campo elétrico uniforme
. O conteúdo que vamos usar envolve a segunda lei de Newton aplicada a cargas em campo elétrico e o conceito de impulso que relaciona força e variação de momento.
Passo 2
Para uma carga
em um campo elétrico uniforme
, a força é
e, como o impulso é a variação de momento, temos
Partindo do repouso
, o momento final de cada partícula é
Passo 3
Agora identificamos
para cada partícula:
– Próton: , então
– Próton:
– Deutério:
, então
– Partícula
:
, então
Passo 4
Comparando os valores numéricos de
:
Logo, em módulo, a partícula
adquire o dobro do momento de próton e deutério, e próton e deutério têm momentos iguais.