Sobre o tema
O movimento de uma partícula carregada em campo magnético uniforme é um tema clássico da física, combinando conceitos de cinemática e eletromagnetismo. Nesta questão do IME, uma partícula com carga positiva é lançada obliquamente e posteriormente submetida a um campo magnético cuja intensidade varia no tempo. A análise envolve a decomposição do movimento nas direções paralela e perpendicular ao campo, resultando em uma trajetória helicoidal. Compreender a influência da força magnética (força de Lorentz) e a independência dos movimentos é essencial para resolver problemas como este, que também exigem interpretação de gráficos e determinação de coordenadas.
Tópicos relacionados
- Força de Lorentz em campo magnético
- Movimento helicoidal de partícula carregada
- Composição de movimentos: cinemática e eletromagnetismo
- Interpretação de gráficos de campo variável
- Lançamento oblíquo e trajetória parabólica
Enunciado
Uma particula de massa m e carga eletrica positiva +q e lancada obliquamente com inclinacao alfa em t = 0, no plano z = z0, a uma velocidade inicial v0 a partir da altura y = h0, conforme ilustra a figura. Em determinado instante de sua trajetoria, a particula e submetida a um campo magnetico uniforme B = (0, B, 0), cuja intensidade varia ao longo do tempo de acordo com o grafico. Sabendo que tf representa o instante em que a particula encerra seu movimento no ponto D de coordenadas (xD, 0, 0), ao atingir o plano xz; que A e C designam as posicoes da particula, respectivamente, em t = tf - 5 s e t = tf - 2 s; e que a resistencia do ar pode ser desprezada, responda o que se pede:
a) faca um esboce do grafico da altura y da particula versus o tempo t, desde seu lancamento ate alcançar o ponto D, explicitando a altura maxima alcancada, a do ponto A e a do ponto C, com os correspondentes tempos;
b) determine as coordenadas xC e zC do ponto C.
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Perguntas frequentes
Como a força magnética atua sobre uma partícula carregada?
A força magnética (força de Lorentz) é perpendicular à velocidade e ao campo magnético, não realizando trabalho, apenas alterando a direção da velocidade.
O que é movimento helicoidal?
É o movimento resultante da combinação de um movimento circular uniforme no plano perpendicular ao campo magnético e um movimento retilíneo uniforme ao longo da direção do campo.
Como varia a trajetória se o campo magnético é variável no tempo?
Se o campo varia no tempo, a força magnética também varia, podendo alterar o raio da trajetória circular e a velocidade angular, tornando o movimento mais complexo.
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