FMABC 2020 — questão 60 de Física

Enunciado em texto
Duas partículas, X e Y, eletricamente carregadas com carga positiva, são lançadas, separadamente e com a mesma velocidade, em uma região onde existe um campo magnético uniforme. A força de origem magnética que atua sobre a partícula X é o dobro da que atua sobre a partícula Y, e as partículas descrevem trajetórias circulares tais que o raio da trajetória da partícula X é o dobro do raio da trajetória da partícula Y.
[Figura: dois retângulos azuis, cada um com o símbolo ⊗ (campo entrando no plano). Em cada um, uma partícula (X à esquerda, Y à direita) entra por uma fenda na borda de baixo com velocidade vertical para cima e descreve uma semicircunferência para a esquerda. O raio da trajetória de X, , é visivelmente o dobro do raio da trajetória de Y, .]
Sendo e os valores das cargas elétricas e e as massas das partículas X e Y, respectivamente, pode-se afirmar que
(A) e
(B) e
(C) e
(D) e
(E) e
(Enunciado e figura: Vestibular FMABC 2020, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMABC/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário FMABC e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a relação entre as cargas e entre as massas de X e Y.
Passo 1 — a carga, pela força. A velocidade é perpendicular ao campo, então a força magnética vale . Mesma velocidade e mesmo campo: a força é proporcional à carga. Se a força em X é o dobro:
Passo 2 — a massa, pelo raio. A força magnética faz o papel de resultante centrípeta:
Isolando a massa: . Com v e B iguais, a massa é proporcional ao produto Q·R:
Conferindo: com e , o raio de X fica 4/2 = 2 vezes o de Y, como no enunciado.
⚠️ A armadilha: achar que, como a carga dobrou, “o raio dobrou por causa da massa” e marcar a alternativa C. Mais carga diminui o raio (a força é maior); para o raio ainda dobrar, a massa tem de compensar isso e ainda dobrar: fica 4 vezes maior.
A ideia em uma frase: a força magnética qvB mede a carga; o raio R = Mv/(QB) mede a razão massa/carga.
Resposta: alternativa E ( e ).
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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