Galicia. Examen EBAU resuelto de Física. Julio 2022

PREGUNTA 6. Resuelva este problema:

Un protón con una energía cinética de  J penetra perpendicularmente en un campo magnético uniforme de 40 mT. Calcule:

a)  El módulo de la fuerza a la que está sometido el protón dentro del campo.

b)  El tipo de movimiento realizado por el protón, la trayectoria que describe y el radio de ésta.

DATOS:

a)   Primero vamos a calcular la velocidad del protón a partir de su energía cinética:

Si entra perpendicularmente a un campo magnético es que la velocidad y el propio campo forman un ángulo de 90⁰. Sabiendo esto, con la ley de Lorentz, podemos calcular la fuerza que actúa sobre el protón:

b)  Sobre ese protón acelerado, al entrar en una zona donde existe un campo magnético perpendicular a su velocidad, aparecerá una fuerza magnética perpendicular a su vez a los dos vectores anteriores (ley de Lorentz) que actuará de fuerza centrípeta y hará girar la partícula describiendo órbitas circulares:

Realiza por tanto un movimiento circular uniforme (MCU), ya que girará siempre a la misma velocidad, que era la que ya tenía antes de entrar en la región donde existe el campo magnético. Este cambia la dirección de la velocidad, pero no su módulo. Como la fuerza magnética dijimos que actúa de fuerza centrípeta: