FísicaMedioCuestión · 1 pts

Movimiento de cargas: fuerza de Lorentz

Castilla-La Mancha · 2014 · Septiembre · Opción B
Enunciado
En la figura vemos las trayectorias de tres partículas cargadas que viajan perpendicularmente a las líneas de un campo magnético dirigido en sentido vertical (saliente del plano del papel, zona sombreada). Las tres partículas tienen igual masa y sus cargas tienen el mismo valor absoluto. Ordenar razonadamente sus velocidades de mayor a menor y explicar cuál es el signo de cada una de ellas.
Tres partículas entran hacia la derecha en un campo B saliente: la 3 se curva hacia arriba con un radio grande; la 1 y la 2 se curvan hacia abajo, la 1 con el radio más pequeño
Tres partículas entran hacia la derecha en un campo B saliente: la 3 se curva hacia arriba con un radio grande; la 1 y la 2 se curvan hacia abajo, la 1 con el radio más pequeño
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Resultado
  v3>v2>v1q1>0, q2>0, q3<0  \boxed{\;v_3 > v_2 > v_1\qquad q_1 > 0,\ q_2 > 0,\ q_3 < 0\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

El signo sale del sentido de la desviación: F⃗=q v⃗×B⃗\vec F = q\,\vec v\times\vec B. Con la misma masa y la misma ∣q∣|q|, el radio r=mv/(∣q∣B)r = mv/(|q|B) es proporcional a la velocidad.
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Desarrollo

Las partículas entran hacia la derecha (+X+X) y B⃗\vec B sale del papel (+Z+Z):F⃗=q vB (ı^×k^)=−q vB ȷ^\vec F = q\,vB\,(\hat\imath\times\hat k) = -q\,vB\,\hat\jmath
  • Una carga positiva se desvía hacia abajo: es el caso de 1 y 2 (positivas).
  • Una carga negativa se desvía hacia arriba: es el caso de 3 (negativa).
Radio de la trayectoria:∣q∣vB=mv2r⟹r=mv∣q∣B ∝ v|q|vB = \frac{mv^2}{r} \quad\Longrightarrow\quad r = \frac{mv}{|q|B}\ \propto\ vEn la figura, la 3 describe la curva más abierta, la 2 una intermedia y la 1 la más cerrada: r3>r2>r1r_3 > r_2 > r_1, luegov3>v2>v1v_3 > v_2 > v_1
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Consejo

Con la misma masa y carga, curva más cerrada significa partícula más lenta.
Paso 1 de 3
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