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Solucionário completo

Exercícios Resolvidos de Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo 9ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick

Enunciado

Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo 9ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick - 22.8 - 47

Feixes de prótons de alta energia podem ser produzidos por "canhões" que usam campos elétricos para acelerar os prótons. (a) Qual é a aceleração experimentada por um próton em um campo elétrico de 2,00 × 10 4 N C ? (b) Na presença desse campo, qual é a velocidade adquirida pelo próton depois de percorrer uma distância de 1,00 cm?

Passo 1

Shooow de bolinhas galerinha !!

Animados para seguir? Então vamooos lá !!

Na letra (a) queremos a aceleração deste próton, certo? De acordo com a Segunda Lei de Newton nós temos que:

F = m a

Como temos uma força ocasionada pelo campo elétrico nós podemos escrevê-la como:

F = q E

Vamos igualar?

m a = q E

Como a carga do próton é e :

m a = e E

Isolando a acleleração:

a = e E m

Agora só nos resta avaliar os dados que temos:

e = 1,60 × 10 - 19   C

E = 2,00 × 10 4 N C

m = 1,67 × 10 - 27   k g

Substituindo:

a = 1,60 × 10 - 19   C 2,00 × 10 4   N / C 1,67 × 10 - 27   k g

a = 1,92 × 10 12 m s 2

Bora pra letra (b) ?!

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Legal galerinha, a letra (b) nos pede qual é a velocidade adquirida pelo próton depois de percorrer uma distância de 1,00 cm?

Isso nos lembra o quê? Cinemáticaaa !!

Como não temos o tempo vamos usar Torricelli:

v 2 = v 0 2 + 2 . a . ∆ s

Assumindo que os prótons não tem velocidade inicial, v 0 = 0 , e a distância e a acleração já nos disseram:

v 2 = 0 2 + 2 . 1,92 × 10 12   m / s 2 . ( 0,01   m   )

v = 2 . 1,92 × 10 12 . 0,01   m / s

v = 1,96 × 10 5 m s

E finalizamos mais uma coom cheve de ourooo !!

Resposta

Letra (a): a = 1,92 × 10 12   m / s 2

Letra (b): v = 1,96 × 10 5   m / s

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