Teste sobre Força de Lorentz e o movimento de uma partícula em um campo magnético

Pergunta 1: A Força de Lorentz atua sobre uma partícula carregada, mesmo que ela esteja em repouso em um campo magnético.

A. Sim

B. Não

Explicação: A Força de Lorentz, ou força magnética, só atua sobre cargas que estão em movimento. Se a partícula estiver em repouso (v = 0), a força magnética é zero, como explicitado na fórmula F = |q| · v · B · sen(θ) e no texto: 'Se a partícula estiver em repouso (v = 0), a força magnética é zero'.

Pergunta 2: A Força de Lorentz atua de forma a não alterar a velocidade escalar de uma partícula carregada?

A. Sim

B. Não

Explicação: A Força de Lorentz é sempre perpendicular à velocidade da partícula e, por isso, não realiza trabalho sobre ela. De acordo com o teorema trabalho-energia cinética, se o trabalho é zero, a energia cinética da partícula permanece constante. Como a massa é constante, a velocidade escalar também deve permanecer constante. A Força de Lorentz apenas altera a direção do movimento, mas nunca sua velocidade escalar ou energia cinética.

Pergunta 3: Qual das seguintes afirmações descreve corretamente o movimento de uma partícula carregada em um campo magnético uniforme, considerando o ângulo entre sua velocidade (v) e o campo magnético (B)?

A. Se a partícula se move paralelamente ao campo magnético (θ = 0°), ela experimentará uma força máxima e seguirá uma trajetória circular.

B. Quando a velocidade da partícula é perpendicular ao campo magnético (θ = 90°), a força magnética é máxima, resultando em um movimento circular.

C. Em ângulos intermediários entre 0° e 90° entre a velocidade e o campo, a partícula seguirá uma trajetória helicoidal.

D. A força magnética sempre atua na direção do movimento da partícula, independentemente do ângulo entre v e B.

Explicação: A força magnética é nula quando a partícula se move paralelamente ou antiparalelamente ao campo magnético (θ = 0° ou 180°), pois sen(θ) = 0, resultando em movimento retilíneo, não circular com força máxima. Portanto, a opção 0 está incorreta. A opção 1 está correta, pois a força magnética é máxima quando a partícula se move perpendicularmente ao campo magnético (θ = 90°), levando a um movimento circular. A opção 2 está correta, pois em ângulos intermediários, a combinação da componente da velocidade paralela (que não sofre força magnética e determina o 'passo' da hélice) e da componente perpendicular (que causa o movimento circular e determina o raio) resulta em uma trajetória helicoidal. A opção 3 está incorreta, pois a Força de Lorentz é sempre perpendicular à velocidade da partícula e ao campo magnético, não atuando na direção do movimento.

Pergunta 4: De acordo com o material de estudo sobre a Força de Lorentz, qual das seguintes variáveis *NÃO* afeta a magnitude da força magnética sobre uma partícula carregada em movimento?

A. A magnitude da carga da partícula.

B. A massa da partícula.

C. O ângulo entre o vetor velocidade da partícula e o vetor campo magnético.

D. A magnitude do campo magnético.

Explicação: A fórmula para a magnitude da força magnética é F = |q| · v · B · sen(θ). Nela, F (força), |q| (magnitude da carga), v (magnitude da velocidade), B (magnitude do campo magnético) e θ (o ângulo entre v e B) são as variáveis que afetam a magnitude da força. A massa da partícula (m) não aparece diretamente nesta fórmula, portanto, não afeta a magnitude da Força de Lorentz, embora possa influenciar a aceleração resultante e a trajetória.

Pergunta 5: O período de movimento do próton no campo magnético uniforme, conforme calculado no exemplo, é de aproximadamente 3,91 cm.

A. Sim

B. Não

Explicação: No exemplo resolvido, o valor de 3,91 cm corresponde ao raio da trajetória circular (r), não ao período do movimento. O período (T) calculado para o próton é de aproximadamente 8,197·10⁻⁸ s.