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Flashcard FC279913

A força magnética pode realizar trabalho e alterar a energia cinética de uma carga em movimento?

Eletromagnetismo

CEBRASPE (CESPE) · 2023

De acordo com o assunto Física: Eletromagnetismo, responda:

A força magnética pode realizar trabalho e alterar a energia cinética de uma carga em movimento?
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Resposta

Não.

Justificativa: A força magnética é dada por \( \vec F=q\,\vec v\times\vec B\), portanto \( \vec F\) é sempre perpendicular a \(\vec v\) e tem produto escalar nulo com a velocidade: \( \vec F\cdot\vec v=0\).

Como o trabalho é \( \tau=\int \vec F\cdot d\vec r=\int \vec F\cdot\vec v\,dt\), segue que \( \tau=0\) e a energia cinética não se altera; a força só muda a direção da velocidade.

Exemplo:
Considere um próton com velocidade perpendicular a um campo magnético uniforme \(B\).
Força magnética: \( \vec F=q\,\vec v\times\vec B\).
Raio da órbita circular: \( r=\dfrac{m v}{qB}\).
Mesmo descrevendo uma volta completa, o trabalho é
\( \tau=\int_0^{T}\vec F\cdot\vec v\,dt=0\), porque \( \vec F\cdot\vec v=0\) em todo instante.

Exemplo numérico rápido: para \(q=1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{C}\), \(m=1{,}67\times10^{-27}\,\mathrm{kg}\), \(v=2{,}0\times10^{5}\,\mathrm{m/s}\) e \(B=0{,}10\,\mathrm{T}\),
\(r=\dfrac{1{,}67\times10^{-27}\cdot 2{,}0\times10^{5}}{1{,}6\times10^{-19}\cdot0{,}10}\approx2{,}1\times10^{-2}\,\mathrm{m}\),
mas o trabalho realizado pela força magnética ao longo de qualquer arco é nulo.




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