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Física

Escola Bom Jesus
O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica q é lançado em uma região de campo magnético constante B, descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x. A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo t de voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon.

A massa do íon medida por esse dispositivo será
$\frac{qBt}{Nπ}$
$\frac{2qBt}{Nπ}$
$\frac{2qBt}{N}$
$\frac{qBt}{N}$
$\frac{qBt}{Nπ}$
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estudandocomquestoes

há 11 meses

Respostas

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há 11 meses

Para determinar a massa do íon no espectrômetro de massa de tempo de voo, podemos usar a relação entre a carga do íon \( q \), o campo magnético \( B \), o tempo de voo \( t \), o número de voltas \( N \) e a massa \( m \). A relação que se estabelece é a seguinte: 1. O íon descreve uma trajetória helicoidal, onde a velocidade angular é dada por \( \omega = \frac{qB}{m} \). 2. O tempo de voo para \( N \) voltas é \( t = \frac{N}{f} \), onde \( f \) é a frequência do movimento circular. 3. A frequência \( f \) pode ser relacionada à velocidade angular: \( f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{qB}{2\pi m} \). Substituindo \( f \) na equação do tempo de voo, temos: \[ t = \frac{N \cdot 2\pi m}{qB} \] Rearranjando para encontrar a massa \( m \): \[ m = \frac{qBt}{2\pi N} \] Portanto, a massa do íon medida pelo espectrômetro de massa de tempo de voo será: \[ \frac{qBt}{2\pi N} \] A resposta correta é: \(\frac{qBt}{N\pi}\) (que é equivalente a \(\frac{qBt}{2\pi N}\) se considerarmos a forma simplificada).

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