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Problema de fuerza de Lorentz

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  • Otras carreras Problema de fuerza de Lorentz

    En el foro de Electromagnetismo de publicó una consulta sobre el siguiente problema (lo transcribo aquí para mayor comodidad):

    -- TRANSCRIPCIÖN --

    En un campo magnético con sentido Z negativo presente solo en el primer cuadrante del plano XY, entra un electrón por un punto P ubicado 5 cm verticalmente hacia arriba (Y positivo) del origen de un sistema de coordenadas, con una rapidez y sentido X positivo. Encuentre: a) El punto por el cual el electrón sale de campo magnético. b) El tiempo que permanece en el primer cuadrante y la velocidad con que sale del mismo. c) La fuerza que acttúa sobre el electrón cuando va saliendo del campo magnético.

    -- FIN TRANSCRIPCIÓN --

    El problema me llamó la atención pues el autor colocó una rapidez del electrón inusualmente alta para este tipo de problema. Para mi está claro que la intención del autor es que el estudiante calcule el radio de la trayectoria y determine que el electrón sale por el punto (5 cm, 0) con velocidad según -Y y calcule el tiempo como , de acuerdo con la mecánica clásica.

    Sin embargo, la velocidad propuesta es suficientemente alta () como para que exista un error apreciable en el cálculo anterior. Si aplico el factor a la masa del electrón, determino un radio de 5.15 cm, lo que da al traste con la simetría cuidadosamente calculada por el autor.

    Bueno, perdón por la vueltas antes de echarme. Mi pregunta es si, siendo mas estricto, tendría que tomar en cuenta factores como la contracción de la longitud, o acaso transformar el campo, o algo por el estilo. Aqui es un error de apenas un 3%, pero uno siempre podría suponer una velocidad algo mayor...

    Por favor, la respuesta puede ser tan informal o formal como lo deseen, que tan solo es una cuestión de curiosidad.

    Saludos,

    Al
    Don't wrestle with a pig in the mud. You'll both get dirty, but the pig will enjoy it. - Parafraseando a George Bernard Shaw

  • #2
    Re: Problema de fuerza de Lorentz

    Hola.

    La expresión de la fuerza de Lorentz es válida en relatividad. Solo hay que tener en cuenta que la fuerza es el cambio del momento por unidad de tiempo, y el momento es la masa relativista por la relatividad.

    Así que basta en tu expresión tomar .

    Saludos

    Comentario


    • #3
      Re: Problema de fuerza de Lorentz

      Escrito por carroza Ver mensaje
      Hola.

      La expresión de la fuerza de Lorentz es válida en relatividad. Solo hay que tener en cuenta que la fuerza es el cambio del momento por unidad de tiempo, y el momento es la masa relativista por la relatividad.

      Así que basta en tu expresión tomar .

      Saludos
      A parte de su desliz lingüístico (¿cómo se multiplica una masa por "la relatividad"? ), el procedimiento que indica Carroza es correcto siempre que no haya campo eléctrico en ese sistema de referencia, que es el caso así que nada que decir .

      En el formulario de electrodinámica tienes todas las ecuaciones que necesitas para un tratamiento cuadri-vectorial del asunto.
      La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
      @lwdFisica

      Comentario


      • #4
        Re: Problema de fuerza de Lorentz

        Oops. Perdon.

        Momento es masa relativista por velocidad.

        Cómo variaría la cosa si hay campo eléctrico?

        Comentario


        • #5
          Re: Problema de fuerza de Lorentz

          Escrito por carroza Ver mensaje
          Cómo variaría la cosa si hay campo eléctrico?
          Aparece componente temporal en la "cuadri fuerza".
          La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
          @lwdFisica

          Comentario


          • #6
            Re: Problema de fuerza de Lorentz

            Escrito por pod Ver mensaje
            Aparece componente temporal en la "cuadri fuerza".
            ¿Pero, en un espacio Minkowski no tienen todos los cuadri-vectores cinemáticos y dinámicos una componente temporal? ¿Acaso una cuadri-fuerza sin campo eléctrico no tiene componente temporal?

            Comentario


            • #7
              Re: Problema de fuerza de Lorentz

              Escrito por guibix Ver mensaje
              ¿Pero, en un espacio Minkowski no tienen todos los cuadri-vectores cinemáticos y dinámicos una componente temporal? ¿Acaso una cuadri-fuerza sin campo eléctrico no tiene componente temporal?
              Tiene, pero es cero. Abusé un poco del lenguaje, claro.

              Si tienes campo puramente magnético, en ese sistema de referencia, el tensor de faraday cumple , oor lo que al contraer con la cuadri velocidad nunca te saldrá componente temporal no nula.
              La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
              @lwdFisica

              Comentario


              • #8
                Re: Problema de fuerza de Lorentz

                Hola:

                Mucho no entiendo de esto.
                Pero me gustaría saber que es lo que se ve desde el punto de vista de un SRNI solidario con el electrón, supongo que vera una deformación del campo y quizás la aparición de un campo eléctrico?.

                Si supongo que este electrón esta forzado a seguir una linea recta (al circular por el campo magnético), visto desde un SRI estático respecto del campo, debería existir una fuerza opuesta a la que el campo magnético genera en el electrón para que este siga una linea recta, su velocidad seria uniforme?
                En este caso para un SR solidario al electrón, la fuerza que experimenta el electrón como se explica? que campos lo afectan? es la misma en valor y dirección que la que la deducida en el otro sistema?

                Gracias

                Suerte
                No tengo miedo !!! - Marge Simpson
                Entonces no estas prestando atención - Abe Simpson

                Comentario


                • #9
                  Re: Problema de fuerza de Lorentz

                  Escrito por Breogan Ver mensaje
                  Hola:

                  Mucho no entiendo de esto.
                  Pero me gustaría saber que es lo que se ve desde el punto de vista de un SRNI solidario con el electrón, supongo que vera una deformación del campo y quizás la aparición de un campo eléctrico?.
                  En relatividad especial no podemos tratar SRNI. Lo que sí podemos hacer es tratar un SRI que es solidario al electrón durante un instante infinitesimal (durante la trayectoria tendríamos una sucesión de ellos).

                  Al cambiar de sistema de referencia los campos eléctricos y magnéticos se mezclan entre sí, siempre y cuando la velocidad relativa de ambos sistemas no sea paralela a los campos. Así, pues, si en el sistema laboratorio sólo hay campo magnético, en cualquier otro SRI (por ejemplo, en uno de los sistemas comóbiles que acabamos de comentar) que se mueva en una dirección no paralela al campo habrá, además, un campo eléctrico.

                  Escrito por Breogan Ver mensaje
                  Si supongo que este electrón esta forzado a seguir una linea recta (al circular por el campo magnético), visto desde un SRI estático respecto del campo, debería existir una fuerza opuesta a la que el campo magnético genera en el electrón para que este siga una linea recta, su velocidad seria uniforme?
                  Creo que la respuesta a esta pregunta es la misma que en electromagnetismo Newtoniano. Si no hay fuerza neta (resultante suma cero), tenemos movimiento uniforme.

                  Escrito por Breogan Ver mensaje
                  En este caso para un SR solidario al electrón, la fuerza que experimenta el electrón como se explica? que campos lo afectan? es la misma en valor y dirección que la que la deducida en el otro sistema?
                  En efecto, en el sistema comóbil la fuerza es puramente eléctrica. Esto también es igual que en electromagnetismo Newtoniano.
                  La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
                  @lwdFisica

                  Comentario


                  • #10
                    Re: Problema de fuerza de Lorentz

                    Hola:

                    Y la fuerza que experimenta el electrón es un invariante entre los dos SRI ? Por que ?

                    Suerte
                    No tengo miedo !!! - Marge Simpson
                    Entonces no estas prestando atención - Abe Simpson

                    Comentario


                    • #11
                      Re: Problema de fuerza de Lorentz

                      Escrito por Breogan Ver mensaje
                      Hola:

                      Y la fuerza que experimenta el electrón es un invariante entre los dos SRI ? Por que ?

                      Suerte
                      En relatividad, la cuadri fuerza no es invariante, transforma según las transformaciones de Lorenz como un cuadri vector.
                      La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
                      @lwdFisica

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