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Em um acelerador de partículas simplificado, um próton (carga e = +1,6 x 10 -19 C) é liberado do descanso em um ponto A, onde o potencial elétrico é de 800 V. Ele é alimentado por um campo elétrico em direção a um ponto B. O projeto do acelerador deve garantir que o próton atinja uma velocidade específica ao chegar no ponto B, o que depende diretamente da diferença de potencial entre A e B. A energia cinética adquirida pela partícula é fruto da conversão da energia potencial elétrica, um princípio fundamental governado pela conservação de energia. O projeto preciso do potencial no ponto B é crucial para o controle da energia final da partícula, impactando diretamente o resultado dos experimentos de colisão para os quais o acelerador foi projetado. Sabendo que a energia cinética do próton ao passar pelo ponto B é de 4,8 x 10 -17 J, qual é o potencial elétrico no ponto B?
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ailton braga

há 3 meses

Respostas

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há 3 meses

Para determinar o potencial elétrico no ponto B, podemos usar a relação entre a energia potencial elétrica e a energia cinética adquirida pelo próton. A energia potencial elétrica (U) é dada pela fórmula: \[ U = q \cdot V \] onde: - \( q \) é a carga do próton (\( +1,6 \times 10^{-19} \, C \)) - \( V \) é o potencial elétrico. A variação da energia potencial elétrica entre os pontos A e B é igual à variação da energia cinética do próton. Assim, podemos escrever: \[ U_A - U_B = K \] onde: - \( U_A = q \cdot V_A \) (potencial em A) - \( U_B = q \cdot V_B \) (potencial em B) - \( K \) é a energia cinética no ponto B (\( 4,8 \times 10^{-17} \, J \)) Sabemos que: - \( V_A = 800 \, V \) - \( K = 4,8 \times 10^{-17} \, J \) Substituindo na equação: \[ q \cdot V_A - q \cdot V_B = K \] Substituindo \( q \) e \( V_A \): \[ (1,6 \times 10^{-19}) \cdot 800 - (1,6 \times 10^{-19}) \cdot V_B = 4,8 \times 10^{-17} \] Calculando \( (1,6 \times 10^{-19}) \cdot 800 \): \[ 1,28 \times 10^{-16} - (1,6 \times 10^{-19}) \cdot V_B = 4,8 \times 10^{-17} \] Agora, isolando \( V_B \): \[ (1,6 \times 10^{-19}) \cdot V_B = 1,28 \times 10^{-16} - 4,8 \times 10^{-17} \] \[ (1,6 \times 10^{-19}) \cdot V_B = 8,8 \times 10^{-17} \] Dividindo ambos os lados por \( 1,6 \times 10^{-19} \): \[ V_B = \frac{8,8 \times 10^{-17}}{1,6 \times 10^{-19}} \] \[ V_B = 550 \, V \] Portanto, o potencial elétrico no ponto B é de 550 V.

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