UEM 2016 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 1 de Física

Enunciado em texto
Uma partícula de massa m carregada com carga q penetra com velocidade numa câmara hermeticamente fechada contendo vapor de álcool, também conhecida como câmara de nuvens. Devido à ionização do vapor por onde passa essa partícula carregada, é possível visualizar a trajetória do seu movimento. Na presença de um campo magnético constante direcionado perpendicularmente à direção de da partícula, se observa, nitidamente, uma trajetória curvilínea num plano que contém . Ao analisar essa trajetória curva, é correto afirmar que:
(01) A razão q/m pode ser determinada a partir da medida do raio da trajetória, do módulo da velocidade e do módulo do campo magnético.
(02) Estando na direção e no sentido positivo de x e na direção e no sentido positivo de z, a trajetória da partícula no plano xy será no sentido horário se a partícula estiver carregada positivamente.
(04) Ao aumentar a intensidade do campo magnético se perceberá uma redução do raio de curvatura da trajetória da partícula que passa pela câmara de nuvens.
(08) Quanto maior o módulo da velocidade da partícula ao penetrar na câmara de nuvens maior será o raio da sua trajetória.
(16) A carga elétrica e a massa são grandezas vetoriais assim como também o são as intensidades da velocidade e do campo magnético.
(Enunciado: Vestibular UEM 2016 (Inverno), 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 movimento circular de uma carga lançada perpendicularmente a um campo magnético.
Passo 1 — o raio: a força magnética, perpendicular à velocidade, é a resultante centrípeta:
(01) Verdadeira. Isolando a razão:
Medindo R, v e B, obtém-se q/m (é o princípio do espectrômetro de massa).
(02) Verdadeira. Com , a força é , e : no instante em que a partícula anda para +x, a força aponta para −y. O centro da curva fica “abaixo” dela; andando para a direita com o centro embaixo, ela gira no sentido horário (olhando o plano xy com o eixo z saindo da página).
(04) Verdadeira. R é inversamente proporcional a B: campo mais intenso, curva mais fechada.
(08) Verdadeira. R é diretamente proporcional a v.
(16) Falsa. Carga e massa são grandezas escalares; e as intensidades (módulos) da velocidade e do campo são números positivos, também escalares. Vetoriais são a velocidade e o campo em si.
⚠️ A armadilha: na (02), fazer em vez de e achar a força para +y, invertendo o sentido de giro. A ordem do produto vetorial é velocidade × campo.
A ideia em uma frase: a força magnética faz a carga girar em círculo de raio R = mv/(|q|B): mais velocidade abre a curva, mais campo a fecha.
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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