Para um próton de velocidade
é lançado em ângulo reto com um campo de indução magnética uniforme de 0,1 T:
a) Explique o tipo de movimento realizado pelo próton.
a) Explique o tipo de movimento realizado pelo próton.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um próton que está se movendo a uma velocidade de
m/s e é lançado perpendicularmente (ou seja, em ângulo reto) a um campo magnético uniforme de 0,1 Tesla. O conteúdo envolvido aqui é o movimento de partículas carregadas em campos magnéticos, especificamente como forças magnéticas afetam esse movimento. Para resolver, vamos precisar entender a força de Lorentz e como ela influencia a trajetória do próton.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a força de Lorentz. Quando uma carga elétrica, como um próton, se move em um campo magnético, ela experimenta uma força perpendicular tanto à direção do movimento quanto à direção do campo magnético. Essa força é dada pela fórmula:
Onde:
- $ \vec{F} $ é a força magnética,
- $ q $ é a carga do próton,
- $ \vec{v} $ é a velocidade do próton,
- $ \vec{B} $ é o campo magnético.
Passo 3
Como o próton está se movendo perpendicularmente ao campo magnético, o produto vetorial $ \vec{v} \times \vec{B} $ será máximo, e a força magnética terá o valor máximo possível. Essa força atua como uma força centrípeta, ou seja, ela puxa o próton para o centro de uma trajetória circular, fazendo com que ele se mova em um círculo.
Passo 4
Então, por causa dessa força centrípeta constante que age perpendicularmente à velocidade do próton, sua trajetória não será retilínea, mas sim circular. O próton continuará a se mover em um círculo enquanto a força magnética atuar sobre ele desse jeito.
Resposta
O próton realiza um movimento circular uniforme ao se mover perpendicularmente ao campo magnético, devido à força magnética que atua como uma força centrípeta mantendo sua trajetória em círculo.