UEM 2013 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 18 de Física

Gabarito 15Magnetismo — pósitron acelerado num seletor de velocidades (campos elétrico e magnético cruzados)Vestibular de Verão · Conhecimentos Específicos de Física (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 18 de Física do UEM 2013 (Verão, Conhecimentos Específicos)

Enunciado em texto

Em um experimento realizado no vácuo, um pósitron de massa M e carga Q é acelerado a partir do repouso por uma diferença de potencial V0V_0 até atingir uma velocidade final v0v_0. O potencial elétrico é desligado e o pósitron entra em uma região do espaço onde existe um campo elétrico e um campo magnético, ambos direcionados perpendicularmente à direção de propagação do pósitron. Esses campos são constantes, uniformes e perpendiculares entre si. Com base nessas informações e desprezando os efeitos relativos à ação da gravidade, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.

(01) Se o pósitron descrever uma trajetória retilínea na região de existência dos campos elétrico e magnético, as intensidades das forças elétrica e magnética experimentadas pelo pósitron serão idênticas.

(02) Quando V0V_0 aumenta, a intensidade da força magnética experimentada pelo pósitron na região dos campos elétrico e magnético também aumenta.

(04) A velocidade do pósitron, quando ele entra na região dos campos elétrico e magnético, é 2QV0M\sqrt{\frac{2QV_0}{M}}.

(08) Se o pósitron descrever uma trajetória retilínea com velocidade constante na região de existência dos campos elétrico e magnético, a razão ∣E⃗∣∣B⃗∣\frac{|\vec{E}|}{|\vec{B}|} será constante na região de existência desses campos.

(16) Quando V0V_0 aumenta, a intensidade da força elétrica experimentada pelo pósitron na região dos campos elétrico e magnético diminui.

(Enunciado: Vestibular UEM 2013 (Verão), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).

Resolução comentada

O que a questão pede: analisar o pósitron acelerado por V0V_0 que entra num seletor de velocidades.

(04) Verdadeira. O trabalho do campo acelerador vira energia cinética:

Q V0=M v022Q\,V_0 = \frac{M\,v_0^2}{2}

v0=2QV0Mv_0 = \sqrt{\frac{2QV_0}{M}}

(01) Verdadeira. Trajetória retilínea (com a velocidade perpendicular aos dois campos) só ocorre se a força elétrica e a magnética se cancelarem: mesmas intensidades e sentidos opostos.

Q E=Q v0 BQ\,E = Q\,v_0\,B

(02) Verdadeira. Com V0V_0 maior, v0v_0 é maior, e a força magnética Qv0BQv_0B (velocidade perpendicular a B) aumenta.

(08) Verdadeira. Da condição de equilíbrio, E/B=v0E/B = v_0. Com velocidade constante, a razão é constante (e, como os campos são uniformes e constantes, de fato ela é a mesma em toda a região).

(16) Falsa. A força elétrica é QEQE: não depende da velocidade do pósitron. Aumentar V0V_0 não a altera (o que acontece é a força magnética passar a vencê-la, e o pósitron desviar).

⚠️ A armadilha: na (16), achar que as duas forças mudam juntas. Só a magnética depende da velocidade.

A ideia em uma frase: no seletor de velocidades, passa reto quem tem v = E/B; a força magnética cresce com v, a elétrica não.

Resposta: soma 15 (01 + 02 + 04 + 08).

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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