Un protone dotato di un’energia cinetica di:

 E_c = 30 \, \text{MeV} = 4{,}8 \cdot 10^{-12} \, \text{J}

si muove perpendicolarmente a un campo magnetico di:

 B = 1{,}5 \, \text{T}

Dati noti:

  •  m = 1{,}67 \cdot 10^{-27} \, \text{kg} (massa del protone)
  •  q = 1{,}6 \cdot 10^{-19} \, \text{C} (carica del protone)

Domande:

  1. Determina il raggio della traiettoria
  2. Calcola il periodo di rivoluzione

Soluzioni:

a) Raggio della traiettoria

Usiamo la relazione tra energia cinetica e velocità:

 E_c = \frac{1}{2}mv^2 \quad \Rightarrow \quad v = \sqrt{\frac{2E_c}{m}}

 v = \sqrt{\frac{2 \cdot 4{,}8 \cdot 10^{-12}}{1{,}67 \cdot 10^{-27}}} = 7{,}59 \cdot 10^7 \, \text{m/s}

Il raggio è dato da:

 R = \frac{mv}{qB} = \frac{1{,}67 \cdot 10^{-27} \cdot 7{,}59 \cdot 10^7}{1{,}6 \cdot 10^{-19} \cdot 1{,}5} = 0{,}52 \, \text{m}

Risultato:  \boxed{R = 0{,}52 \, \text{m}}

b) Periodo di rivoluzione

 T = \frac{2\pi R}{v} = \frac{2\pi \cdot 0{,}52}{7{,}59 \cdot 10^7} = 4{,}37 \cdot 10^{-8} \, \text{s}

Risultato:  \boxed{T = 4{,}37 \cdot 10^{-8} \, \text{s}}

Risposte finali:

  •  R = 0{,}52 \, \text{m}
  •  T = 4{,}37 \cdot 10^{-8} \, \text{s}