Uma partícula de massa e com carga elétrica entra em um campo magnético , movimentando-se no plano da figura de forma a atingir frontalmente (direção ) um corpo de massa fixo a uma mola. O campo magnético é ortogonal ao plano da figura e é desligado em um determinado instante durante o movimento da partícula. A partícula colide com o corpo num choque perfeitamente inelástico, de forma a comprimir a mola que estava inicialmente relaxada. Uma lente, representada na figura, é utilizada para amplificar a imagem da mola, permitindo observar na tela a mola em sua compressão máxima decorrente do choque supracitado. Determine:
a) O intervalo de tempo durante o qual o campo magnético permaneceu ligado após a entrada da partícula no campo magnético;
b) A intensidade do campo magnético;
c) A velocidade da partícula ao entrar no campo magnético, em função dos demais parâmetros;
d) A deformação máxima da mola; e
e) A distância entre a mola e a lente, em função dos demais parâmetros.
• tamanho da imagem na tela da mola em sua máxima compressão: $i = 9\ mm$;
• distância entre a lente e a tela: $D = 100\ mm$;
• distância focal: $f = 10\ mm$;
• massa da partícula: $m = 1\ g$;
• massa do corpo inicialmente fixo à mola: $M = 9\ g$;
• $H = 10\ m$;
• comprimento da mola relaxada: $L = 11\ mm$;
• carga da partícula: $q = + 5\ C$; e
• constante elástica da mola: $k = 40\ N/mm$.
Consideração:
• O plano da figura é ortogonal ao vetor aceleração da gravidade.