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(3 Pontos) Uma carga elétrica puntiforme q = −3, 0µC de massa m = 6, 0 × 10−8Kg penetra, com velocidade v = 1, 0× 102m/s, num campo magnético unifo...

(3 Pontos) Uma carga elétrica puntiforme q = −3, 0µC de massa m = 6, 0 × 10−8Kg penetra, com velocidade v = 1, 0× 102m/s, num campo magnético uniforme de indução ~B, através de um orifício 0 existente num anteparo e descreve a trajetória indicada na figura.

Sendo 0C = 2, 0m, determine:
a) a intensidade do vetor indução magné- tica ~B;
b) o intervalo de tempo decorrido desde o instante em que a partícula penetra pelo ponto 0 até incidir no anteparo em C ; c) a intensidade, a direção e o sentido da força magnética que age sobre a partícula no instante em que ela se encontra mais afastada do anteparo.


Essa pergunta também está no material:

Prova Final de Fisica III
1 pág.

Física III Universidade Federal Rural de PernambucoUniversidade Federal Rural de Pernambuco

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a) Para determinar a intensidade do vetor indução magnética ~B, precisamos utilizar a fórmula da força magnética sobre uma carga em movimento: F = q * v * B * sen(θ) Onde: F é a força magnética, q é a carga elétrica, v é a velocidade da carga, B é a indução magnética, θ é o ângulo entre a velocidade da carga e o vetor indução magnética. No caso, temos q = -3,0 µC, v = 1,0 × 10^2 m/s e θ = 90° (pois a carga penetra perpendicularmente ao campo magnético). Substituindo na fórmula, temos: F = (-3,0 × 10^-6 C) * (1,0 × 10^2 m/s) * B * sen(90°) Como sen(90°) = 1, temos: F = -3,0 × 10^-4 B Sabemos que a força magnética é igual à força centrípeta, então podemos igualar as duas: F = m * (v^2 / r) Onde: m é a massa da carga, v é a velocidade da carga, r é o raio da trajetória. No caso, temos m = 6,0 × 10^-8 kg, v = 1,0 × 10^2 m/s e r = 2,0 m. Substituindo na fórmula, temos: -3,0 × 10^-4 B = (6,0 × 10^-8 kg) * ((1,0 × 10^2 m/s)^2 / 2,0 m) Simplificando, temos: -3,0 × 10^-4 B = 3,0 × 10^-4 kg * m/s^2 Dividindo ambos os lados por -3,0 × 10^-4, obtemos: B = -1,0 T Portanto, a intensidade do vetor indução magnética ~B é 1,0 T. b) Para determinar o intervalo de tempo decorrido desde o instante em que a partícula penetra pelo ponto 0 até incidir no anteparo em C, podemos utilizar a fórmula do tempo de queda livre: t = √(2 * h / g) Onde: t é o tempo, h é a altura, g é a aceleração da gravidade. No caso, a altura h é igual a 2,0 m e a aceleração da gravidade g é igual a 9,8 m/s^2. Substituindo na fórmula, temos: t = √(2 * 2,0 m / 9,8 m/s^2) Simplificando, temos: t = √(0,41 s^2) Portanto, o intervalo de tempo decorrido é aproximadamente 0,64 s. c) Para determinar a intensidade, a direção e o sentido da força magnética que age sobre a partícula no instante em que ela se encontra mais afastada do anteparo, podemos utilizar a fórmula da força magnética: F = q * v * B * sen(θ) No caso, temos q = -3,0 µC, v = 1,0 × 10^2 m/s, B = 1,0 T e θ = 90° (pois a carga penetra perpendicularmente ao campo magnético). Substituindo na fórmula, temos: F = (-3,0 × 10^-6 C) * (1,0 × 10^2 m/s) * (1,0 T) * sen(90°) Como sen(90°) = 1, temos: F = -3,0 × 10^-4 N Portanto, a intensidade da força magnética é 3,0 × 10^-4 N. A direção da força é perpendicular à velocidade da carga e ao vetor indução magnética, e o sentido da força é determinado pela regra da mão direita.

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