FísicaFácil1 pts
Movimiento de cargas: fuerza de Lorentz
Castilla y León · 2023 · Junio
Enunciado
Dos partículas y , de igual carga y masa, se mueven en la misma dirección y entran perpendicularmente en un campo magnético uniforme. Si la relación entre sus velocidades es , ¿qué relación existe entre los radios de sus trayectorias? ¿Y entre las frecuencias de los respectivos movimientos circulares?
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Resultado
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Estrategia
Una carga que entra perpendicularmente en un campo magnético uniforme describe un movimiento circular uniforme: la fuerza de Lorentz es perpendicular a la velocidad y hace de fuerza centrípeta. De ahí salen el radio, proporcional a la velocidad, y la frecuencia, que no depende de ella.
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Desarrollo
Con , la fuerza de Lorentz vale y es perpendicular a la velocidad, así que actúa como fuerza centrípeta:Radios. Las dos partículas tienen la misma , la misma y están en el mismo , así que el radio es proporcional a la velocidad:Frecuencias. El periodo es el tiempo que tarda en dar una vuelta:La frecuencia no depende de la velocidad (ni del radio): solo de la relación carga/masa y del campo. Por tanto:La partícula va el doble de rápido, pero recorre una circunferencia el doble de larga, así que tarda lo mismo en dar una vuelta. Además, como tienen la misma carga, giran en el mismo sentido.
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Consejo
Es el principio del ciclotrón: la frecuencia de giro solo depende de q/m y de B. Si te piden comparar periodos o frecuencias, escribe T = 2πm/(qB) y verás que la velocidad desaparece.
Paso 1 de 3
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