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:
Suas velocidades em módulo.
Suas velocidades em módulo.
Passo 1
O enunciado nos dá três partículas inicialmente em repouso — o próton, o deutério (núcleo com um próton e um nêutron) e a partícula
(núcleo de hélio com dois prótons e dois nêutrons) — que são submetidas ao mesmo campo elétrico uniforme durante o mesmo intervalo de tempo
. Queremos comparar os módulos das velocidades finais dessas partículas.
Passo 2
Em um campo elétrico uniforme o módulo da força elétrica sobre cada partícula é dado por
onde
é a carga da partícula e
é a intensidade do campo. A aceleração resultante é
e, partindo do repouso, a velocidade após o tempo
vale
Passo 3
Agora identificamos carga e massa de cada uma, aproximando
:
— Próton:
,
.
— Deutério:
,
.
— Partícula
:
,
.
Passo 4
Comparando os resultados:
Logo, o próton atinge a maior velocidade e deutério e
têm velocidades iguais, cada uma igual à metade da do próton.
Resposta
A ordem dos módulos das velocidades é