ITA 2027 (2ª fase) Física — Questão 8

Em um determinado experimento inspirado no funcionamento de um espectrômetro de massa, partículas carregadas são inicialmente aceleradas, a partir do repouso, por uma diferença de potencial $V > 0$. Em seguida, elas penetram, no vácuo, em uma região onde somente um campo magnético uniforme $\vec{B}$ atua. Uma partícula de massa $m$ e carga $q > 0$ entra nessa região pelo ponto 1, com velocidade $\vec{v}$, formando um ângulo $\theta$ com a direção do campo magnético, conforme ilustra a figura abaixo.

Observa-se que, durante a trajetória, a partícula volta a passar pela mesma linha de campo na qual o movimento teve início. Em um desses retornos, ela passa pelo ponto 2, situado a uma distância $L$ do ponto 1. Desprezando efeitos relativísticos, determine

a) o módulo da velocidade da partícula ao penetrar na região de campo magnético;

b) o tipo de movimento realizado pela partícula no interior da região de campo magnético, justificando sua resposta;

c) a condição que $\cos\theta$ deve satisfazer para que a partícula passe pelo ponto 2. Expresse sua resposta em função dos dados do problema.