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Movimiento de cargas: fuerza de Lorentz
Castilla y León · 2022 · Julio
Enunciado
Un protón penetra perpendicularmente a un campo magnético uniforme de . Si el protón se mueve con una energía cinética de , ¿qué fuerza ejerce el campo sobre el protón?
Datos (de la tabla de constantes del examen): ; ; .
Datos (de la tabla de constantes del examen): ; ; .
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Resultado
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1
Estrategia
La fuerza magnética sobre una carga es la de Lorentz, ; con perpendicular a , su módulo es . Falta la velocidad, que se obtiene de la energía cinética pasada a julios.
2
Desarrollo
Energía cinética en julios:Velocidad del protón:(Es un 9 % de la velocidad de la luz: la expresión clásica de la energía cinética es una buena aproximación.)
Fuerza de Lorentz, con ():La fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo, así que no cambia el módulo de la velocidad: actúa como fuerza centrípeta y el protón describe una circunferencia en el plano perpendicular a .
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)Fuerza de Lorentz, con ():La fuerza es perpendicular a la velocidad y al campo, así que no cambia el módulo de la velocidad: actúa como fuerza centrípeta y el protón describe una circunferencia en el plano perpendicular a .
3
Consejo
Pasa los MeV a julios antes de calcular la velocidad: . Y di la dirección de la fuerza: perpendicular a y a , por eso no hace trabajo.
Paso 1 de 3
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