Questão 5496
UFPR 2014
(Ufpr 2014) O espectrômetro de massa é um equipamento utilizado para se estudar a composição de um material. A figura abaixo ilustra diferentes partículas de uma mesma amostra sendo injetadas por uma abertura no ponto O de uma câmara a vácuo.
Essas partículas possuem mesma velocidade inicial v, paralela ao plano da página e com o sentido indicado no desenho. No interior desta câmara há um campo magnético uniforme B perpendicular à velocidade v, cujas linhas de campo são perpendiculares ao plano da página e saindo desta, conforme representado no desenho com o símbolo . As partículas descrevem então trajetórias circulares identificadas por I, II, III e IV.
Considerando as informações acima e os conceitos de eletricidade e magnetismo, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:
( ) A partícula da trajetória II possui carga positiva e a da trajetória IV possui carga negativa.
( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma carga, a da trajetória II tem maior massa que a da trajetória I.
( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma massa, a da trajetória III tem maior carga que a da trajetória II.
( ) Se o módulo do campo magnético B fosse aumentado, todas as trajetórias teriam um raio maior.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.
Gabarito:
V – V – F – F.
Resolução:
I - É necessário aplicar a regra da mão direita. Os 4 dedos apontando na direção do campo, o polegar na direção da velocidade da partícula. O tapa da mão dará o sentido da força magnética.
Se a carga for negativa, o tapa deve ser dado com o dorso da mão.
Aplicando, percebemos que a força desvia a carga positiva para direita e a carga negativa para a esquerda. Portanto, verdadeiro.
II - Partículas com a mesma velocidade e a mesma carga elétrica ao penetrarem num campo magnético uniforme descrevem trajetórias circulares de raios diferentes. Isso porque: . Portanto, o raio e a massa são diretamente proporcionais, tal que maiores massas terão maiores raios. Portanto, a alternativa II é verdadeira.
III - Pelo mesmo raciocínio feito na alternativa II, carga e raio são inversamente proporcionais. Isto posto, a maior carga terá menor raio. Portanto, a alternativa III é falsa.
IV - Ainda pelo mesmo raciocínio, raio e campo magnético são inversamente proporcionais. Um aumento do campo magnético implica uma diminuição do raio e vice-versa. Alternativa IV é falsa.