Galicia. Examen PAU resuelto de Física. Junio 2014

P2.  Un protón con una energía cinética de 20 eV se mueve en una órbita circular perpendicular a un campo magnético de 1 T. Calcula: a) el radio de la órbita;  b)  la frecuencia del movimiento; c) justifica porqué no se consume energía en este movimiento.

DATOS: 

a)    Cuando  una  partícula  cargada  entra  de  forma  perpendicular  a  un  campo  magnético,  aparece  una  fuerza  magnética  también  perpendicular,  que  hace que empiece a describir orbitas circulares. Esa fuerza magnética es igual a la fuerza centrípeta:

Como sabemos la energía cinética del protón, calculamos su velocidad y después el radio de la trayectoria:

b)  A partir de la velocidad calculada en el apartado anterior, podemos calcular la velocidad angular:

Y a partir de la velocidad angular calculamos la frecuencia:

c)   La fuerza magnética es perpendicular a la dirección con la que se mueve la partícula, por lo tanto no realiza trabajo. De ahí podemos deducir lo siguiente:

Como consecuencia, no varía la energía cinética, por lo tanto no se consume, es siempre la misma.