Flashcard FC279914
Em um campo magnético uniforme, qual é a direção da aceleração de uma partícula carregada em movimento quando a força magnética é a única atuante?
Eletromagnetismo
CEBRASPE (CESPE) · 2023
Em um campo magnético uniforme, qual é a direção da aceleração de uma partícula carregada em movimento quando a força magnética é a única atuante?
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Resposta
Perpendicular à velocidade, apontando radialmente para o centro da trajetória (aceleração centrípeta).
Explicação:
Na ausência de outras forças, a força magnética é \(\mathbf{F}=q\,\mathbf{v}\times\mathbf{B}\), logo é sempre perpendicular a \(\mathbf{v}\). Assim, a aceleração \(\mathbf{a}=\mathbf{F}/m\) é também perpendicular à velocidade e aponta para o centro da circunferência instantânea descrita pela partícula — sua direção muda conforme a partícula se desloca, não sendo fixa em um eixo.
Magnitudes: \(a=\dfrac{v^2}{r}=\dfrac{|q|vB}{m}\).
Na ausência de outras forças, a força magnética é \(\mathbf{F}=q\,\mathbf{v}\times\mathbf{B}\), logo é sempre perpendicular a \(\mathbf{v}\). Assim, a aceleração \(\mathbf{a}=\mathbf{F}/m\) é também perpendicular à velocidade e aponta para o centro da circunferência instantânea descrita pela partícula — sua direção muda conforme a partícula se desloca, não sendo fixa em um eixo.
Magnitudes: \(a=\dfrac{v^2}{r}=\dfrac{|q|vB}{m}\).
Exemplo:
Considere um próton (\(q=e=1{,}60\times10^{-19}\,C\), \(m_p=1{,}67\times10^{-27}\,kg\)) com velocidade \(v=2{,}0\times10^{6}\,m/s\) entrando perpendicularmente em \(B=1{,}0\times10^{-2}\,T\).
Raio: \(r=\dfrac{m_p v}{qB}=\dfrac{1{,}67\times10^{-27}\cdot2{,}0\times10^{6}}{1{,}60\times10^{-19}\cdot1{,}0\times10^{-2}}\approx2{,}09\;m\).
Aceleração: \(a=\dfrac{v^2}{r}=\dfrac{(2{,}0\times10^{6})^2}{2{,}09}\approx1{,}92\times10^{12}\;m/s^2\), que coincide com \(a=\dfrac{qvB}{m_p}\).
Em cada ponto do movimento esse vetor aceleração aponta radialmente para o centro da curva e muda de direção conforme a posição.
Considere um próton (\(q=e=1{,}60\times10^{-19}\,C\), \(m_p=1{,}67\times10^{-27}\,kg\)) com velocidade \(v=2{,}0\times10^{6}\,m/s\) entrando perpendicularmente em \(B=1{,}0\times10^{-2}\,T\).
Raio: \(r=\dfrac{m_p v}{qB}=\dfrac{1{,}67\times10^{-27}\cdot2{,}0\times10^{6}}{1{,}60\times10^{-19}\cdot1{,}0\times10^{-2}}\approx2{,}09\;m\).
Aceleração: \(a=\dfrac{v^2}{r}=\dfrac{(2{,}0\times10^{6})^2}{2{,}09}\approx1{,}92\times10^{12}\;m/s^2\), que coincide com \(a=\dfrac{qvB}{m_p}\).
Em cada ponto do movimento esse vetor aceleração aponta radialmente para o centro da curva e muda de direção conforme a posição.
Veja como foi cobrado:
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