Pregunta 3.- Un electrón se propaga en el plano XY con velocidad vo constante de 100 m s-1 en el sentido negativo del eje X. Cuando el electrón cruza el plano x = 0 se adentra en una región del espacio donde existe un campo eléctrico uniforme de 8×10-9 N C-1 en el sentido negativo del eje X, tal y como se indica en la figura.
a) Describa el tipo de movimiento que seguirá el electrón una vez se haya introducido en esa región del espacio. Discuta cual será la velocidad final del electrón.
b) Calcule la fuerza ejercida sobre el electrón así como la aceleración que éste experimenta. Datos: Masa del electrón, me = 9,1×10-31 kg ; Valor absoluto de la carga del electrón, e = 1,60×10-19 C. PRUEBA SELECTIVIDAD MADRID CONVOCATORIA JUN 2013-2014 FISICA
Respuestas a la pregunta
a) Describa el tipo de movimiento que seguirá el electrón una vez se haya introducido en esa región del espacio. Discuta cual será la velocidad final del electrón.
Cuando el electrón entra en la zona en donde el campo eléctrico actúa, su efecto es el de generar sobre el electrón una fuerza en sentido contrario al campo (aceleración hacía -i), hasta finalmente detenerse, en ese momento debido a la conservación del campo eléctrico el electrón se acelera nuevamente (Dirección i) para salir de dicho campo con una velocidad igual a la inicial pero con sentido opuesto.
Ya que existe conservación en los campos eléctricos se puede deducir que la velocidad final del electrón será la misma que la inicial pero en sentido opuesto, es decir (Vf = 100 i m/s).
b) Calcule la fuerza ejercida sobre el electrón así como la aceleración que éste experimenta. Datos: Masa del electrón, me = 9,1×10-31 kg; Valor absoluto de la carga del electrón, e = 1,60×10-19 C.
La fuerza ejercida sobre el electrón se calcula como:
F = q*E
Dónde:
F es la fuerza.
q es la carga.
E es el campo eléctrico.
Datos:
q = -1,6*10^-19 C
E = -8*10^-9 i N/C
Sustituyendo los valores en la ecuación:
F = (-1,6*10^-19)*(-8*10^-9 i) = 1,28*10^-27 i N
La aceleración se calcula como:
a = F/m
a = (1,28*10^-27 i) / (9,1*10^-31) = 1406,6 i m/s^2
PRUEBA SELECTIVIDAD MADRID CONVOCATORIA JUN 2013-2014 FISICA.
