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2) Um engenheiro está projetando um espectrômetro de massa, um dispositivo usado para identificar a composição de uma amostra medindo a massa de seus íons. No aparelho, íons de uma determinada carga 'q' são primeiro acelerados por uma diferença de potencial e depois entram em uma câmara com um campo magnético uniforme 'B', perpendicular à sua velocidade 'v'. Sob a ação da força magnética, os íons descrevem uma trajetória circular. O raio 'r' dessa trajetória depende da massa 'm', da carga 'q', da velocidade 'v' do íon e da intensidade do campo 'B'. Medindo o raio da trajetória, é possível determinar a massa do íon. Este princípio é uma aplicação fundamental da força de Lorentz sobre partículas carregadas. Um íon de hélio (He2+), com massa m = 6,64 x 10-27 kg e carga q = +3,2 x 10-19 C, entra em uma região de campo magnético uniforme de 0,5 T com uma velocidade de 1,0 x 105 m/s. Qual é o raio da trajetória circular descrita pelo íon? Alternativas: a) 2,07 mm b) 4,15 mm c) 8,30 mm d) 10,4 mm e) 16,6 mm
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Vinicius Nascimento

há 2 semanas

Respostas

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há 2 semanas

Para calcular o raio da trajetória circular de um íon em um campo magnético, podemos usar a fórmula: \[ r = \frac{mv}{qB} \] onde: - \( r \) é o raio da trajetória, - \( m \) é a massa do íon, - \( v \) é a velocidade do íon, - \( q \) é a carga do íon, - \( B \) é a intensidade do campo magnético. Substituindo os valores fornecidos: - \( m = 6,64 \times 10^{-27} \) kg - \( v = 1,0 \times 10^{5} \) m/s - \( q = 3,2 \times 10^{-19} \) C - \( B = 0,5 \) T Agora, vamos calcular: \[ r = \frac{(6,64 \times 10^{-27} \, \text{kg}) \times (1,0 \times 10^{5} \, \text{m/s})}{(3,2 \times 10^{-19} \, \text{C}) \times (0,5 \, \text{T})} \] Calculando o numerador: \[ 6,64 \times 10^{-27} \times 1,0 \times 10^{5} = 6,64 \times 10^{-22} \] Calculando o denominador: \[ 3,2 \times 10^{-19} \times 0,5 = 1,6 \times 10^{-19} \] Agora, dividindo: \[ r = \frac{6,64 \times 10^{-22}}{1,6 \times 10^{-19}} \] \[ r = 4,15 \times 10^{-3} \, \text{m} = 4,15 \, \text{mm} \] Portanto, a alternativa correta é: b) 4,15 mm.

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