Santa Marcelina 2024 — questão 58 de Física

Enunciado em texto
Um feixe de elétrons penetra com velocidade em uma região entre duas placas planas e paralelas de comprimento L, onde atua um campo elétrico uniforme, representado na figura por suas linhas de força em vermelho. Sabe-se que é perpendicular às linhas de força do campo elétrico e que, na região entre as placas, os elétrons movem-se segundo a trajetória indicada na figura, com aceleração de intensidade a.
[Figura: duas placas verticais de comprimento L, a da esquerda positiva (+) e a da direita negativa (−); entre elas, linhas de força horizontais, da esquerda para a direita. O feixe entra por baixo, com vertical para cima (perpendicular às linhas de força, como indicam os ângulos retos marcados), e segue a “Trajetória dos elétrons”, uma curva que se desvia para a esquerda, em direção à placa positiva, e sai pelo alto da região entre as placas.]
Desprezando efeitos gravitacionais, o intervalo de tempo necessário para que os elétrons do feixe atravessem a região entre as placas é:
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2024 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quanto tempo os elétrons levam para percorrer o comprimento L das placas.
Passo 1 — a força elétrica é horizontal. O campo é horizontal (linhas de força horizontais), então a força elétrica sobre o elétron, F = qE, também é horizontal. Como o elétron é negativo, ela aponta contra o campo, para a placa positiva: por isso a trajetória se curva para a esquerda. A aceleração a é toda horizontal.
Passo 2 — na direção das placas, movimento uniforme. Na direção vertical (ao longo de L) não há força nenhuma (o peso é desprezado). Pelo princípio da independência dos movimentos, a componente vertical da velocidade continua v₀ o tempo todo. Para percorrer L nessa direção:
Por que não as outras: (B) e (E) usam a aceleração a como se ela agisse ao longo de L, partindo do repouso; mas a é perpendicular a L e não altera o avanço ao longo das placas. (C) e (D) erram por fatores de 2 que não têm de onde sair.
⚠️ A armadilha: ver a trajetória curva e achar que o elétron “demora mais” ou “acelera” ao longo das placas. A curvatura vem só do movimento lateral.
A ideia em uma frase: como num lançamento horizontal, a direção sem força tem movimento uniforme: Δt = L/v₀.
Resposta: alternativa A (L/v₀).
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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