(IME - 2023/2024)O arranjo da figura composto por
(IME - 2023/2024)
O arranjo da figura é composto por uma casca esférica condutora oca de espessura a com uma partícula de carga negativa fixada em seu centro. A casca possui um túnel muito estreito em torno do eixo x, por onde uma partícula de carga positiva, inicialmente em repouso, pode atravessá-la.
Dados:
- massa da partícula de carga positiva: m;
- carga da partícula positiva: +q;
- carga da partícula negativa: -Q;
- constante eletrostática do meio não condutor (vácuo): k;
- raio interno da casca condutora: a;
- raio externo da casca condutora: 2a;
- posição inicial da partícula positiva: \(x = -3a\);
- posição da partícula negativa: fixa em \(x = 0\).
Observações:
- \(|q| \ll |Q|\);
- a carga da partícula positiva é pequena o suficiente para não afetar o equilíbrio eletrostático na casca esférica condutora;
- despreze qualquer concentração de cargas nas paredes do túnel;
- o eixo x passa pelo centro da casca;
- a casca condutora está fixa e com carga total nula.
Ao ser liberada do repouso, a partícula positiva atinge a velocidade v em \(x=-a\). Pode-se afirmar que v2 é:
A
\(\frac{kqQ}{2am}\)
B
\(\frac{kqQ}{3am}\)
C
\(\frac{4kqQ}{3am}\)
D
\(\frac{3kqQ}{2am}\)
E
\(\frac{kqQ}{am}\)
