Villate - P1.6: Entre duas placas paralelas de cargas opostas existe um campo elétrico uniforme. Um eletrão libertado na superfície da placa carregada negativamente é acelerado uniformemente, a partir do repouso, em direção à placa carregada positivamente (o peso do eletrão pode ser desprezado em comparação com a força elétrica e admite-se que as placas se encontram dentro de um tubo sob vácuo). Sabendo que a distância entre as placas é de 2.0 cm e que cada eletrão libertado na placa negativa atinge a outra placa 15 mu s mais tarde: (a) determine a intensidade do campo elétrico (a massa do eletrão é 9.109 times 10^31 kg ); (b) qual a velocidade com que os eletrões atingem a placa positiva?

Passo 1

O enunciado descreve duas placas paralelas separadas por De<a x = 2,0 cm ( 0,02 m) que criam um campo elétrico uniforme. Um eletrão, de massa m = 9,109times10^-31 kg e carga e = 1,602times10^-19 C, é libertado do repouso na placa negativa e atinge a positiva em t = 15 mus. O que precisamos: (1) usar a cinemática do MRUV para achar a aceleração a; (2) aplicar F = m,a = e,E para determinar E; (3) calcular a velocidade final v.

Passo 2

No movimento uniformemente acelerado partindo do repouso vale
De<a x = tfrac12,a,t^2
Isolando a:
a = 2,De<a xt^2 = 2,(0,02)l(15times10^-6r)^2 approx 1,78times10^8 m/s^2

Passo 3

Pela segunda lei de Newton e força elétrica:
m,a = e,E Longrightarrow E = m,ae = 9,109times10^-31times1,78times10^81,602times10^-19 approx 1,0times10^-3 N/C

Passo 4

A velocidade ao colidir com a placa positiva é
v = a,t = 1,78times10^8times15times10^-6 approx 2,7times10^3 m/s

Resposta

(a) E approx 1,0times10^-3 N/C
(b) v approx 2,7times10^3 m/s

Exercícios relacionados