Considere una partícula cargada que entra en un campo magnético uniforme con cierta velocidad constante perpendicular al campo magnético. Sé que la partícula seguirá una trayectoria circular dentro del campo magnético, y la magnitud de la velocidad permanecerá constante. Por lo tanto, la partícula tendrá un movimiento circular uniforme. Dado que la partícula comienza con una velocidad angular nula y termina con una velocidad angular no nula, ¿cambia la energía cinética rotacional de la partícula cuando entra en el campo magnético uniforme aunque el trabajo realizado sobre la partícula por el campo magnético externo sea nulo?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Tu error está en decir que la velocidad angular inicial es $0$ . Cuando la partícula entra en el campo magnético ya tiene una velocidad angular distinta de cero en torno al centro de la trayectoria circular que comenzará a seguir. Por lo tanto, su energía cinética de rotación no cambia. Esto tiene sentido, ya que no hay un par de torsión sobre el centro del círculo que actúe sobre la partícula.
Judy Olmeda
Puntos
1
No estoy seguro de entender lo que quieres decir con la energía cinética de rotación de la partícula. Si por partícula te refieres a un electrón, la energía cinética rotacional no tiene sentido. Si por partícula te refieres a una esfera conductora o no conductora (hueca o sólida), entonces puedo responder a la pregunta.
Si la esfera gira como si estuviera unida por una cuerda (¡o un muelle!) y alguien la hace girar, en cada momento se obtiene una componente de fuerza magnética adicional que se añade a la fuerza de la cuerda. Esto puede aumentar o disminuir la velocidad angular y el radio de rotación. Pero al cambiar el radio también cambia el momento de inercia y, por tanto, el cambio total en la energía cinética de rotación sigue siendo cero.
Si por girar te refieres a dar vueltas, la respuesta será la siguiente: Esfera conductora: antes de que la esfera entre en el campo, los electrones están girando. Cuando la esfera entra en el campo, los electrones entran en el campo con diferentes direcciones de velocidad. Así que se moverán en la superficie del conductor en base a la dirección de sus velocidades. Si la esfera es muy pesada y el campo magnético es débil, la esfera se mueve en línea recta con cierta corriente superficial. si la esfera es ligera y el campo magnético es muy fuerte, la esfera se desviará de la línea recta.
Esfera no conductora: como los electrones no pueden moverse (al menos en un campo magnético pequeño) no ocurre nada y la esfera se mueve en línea recta. Lo que ocurre con los electrones y los átomos dentro de la esfera no conductora depende del material y de la unión de los átomos. De nuevo, si la esfera es ligera y el campo magnético es lo suficientemente fuerte, la esfera se desviará de la línea recta.
