EEAR 2022 (CFS 1) — questão 91 de Física

Enunciado em texto
Partículas β são lançadas com uma velocidade de módulo igual a 227500 km/s, perpendicularmente a um campo magnético uniforme de intensidade 0,1 T, com o sentido indicado na figura. Essas partículas atingem um anteparo, no ponto C, a uma distância de 26 mm do orifício de entrada, ponto A, após percorrerem uma trajetória igual a uma semi-circunferência, conforme a figura. Nessas condições foi possível medir a relação carga/massa dessas partículas no valor de ____ C/kg.
[Figura: região retangular com campo entrando no plano do papel (símbolo ⊗). Embaixo, uma “fonte de partículas β” lança as partículas para cima pelo orifício A; dentro do campo elas descrevem uma semicircunferência tracejada e atingem o ponto C, na mesma linha de A, à direita. A distância de A a C é 26 mm.]
a)
b)
c)
d)
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 1/2022 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: a razão carga/massa das partículas beta, a partir do tamanho da curva que elas fazem no campo.
Passo 1 — o raio. A semicircunferência vai de A até C, então 26 mm é o diâmetro:
Passo 2 — a força magnética é a resultante centrípeta. Com a velocidade perpendicular ao campo, , e essa força faz a partícula girar:
Passo 3 — a conta, com v = 227 500 km/s = m/s:
Conferindo: é o valor conhecido da razão carga/massa do elétron, cerca de C/kg, como deve ser, já que partícula β é um elétron. (E o sentido da curva também confere: com B entrando no papel e velocidade para cima, uma carga negativa é desviada para a direita, rumo a C.)
⚠️ A armadilha: usar 26 mm como raio, o que dá metade do valor: , a alternativa B. A alternativa A () sai de usar metade do raio.
A ideia em uma frase: em campo magnético uniforme, qvB = mv²/r: o diâmetro da semicircunferência dá o raio, e daí sai q/m = v/(Br).
Resposta: alternativa C ( C/kg).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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