Calculadora de velocidade do elétron

Uma calculadora de velocidade do elétron relaciona a energia cinética de uma partícula à sua velocidade e ao seu momento linear. Os elétrons são extremamente leves, com massa de repouso de aproximadamente 9.1093837015 × 10^-31 quilogramas, por isso energias modestas já podem acelerá-los a uma fração significativa da velocidade da luz. Esta calculadora aceita elétron-volts, quiloelétron-volts, megaelétron-volts ou joules e converte o valor escolhido para unidades SI antes de avaliar o movimento. Um elétron-volt é a energia adquirida por uma carga elementar ao atravessar uma diferença de potencial de um volt; um eV equivale exatamente a 1.602176634 × 10^-19 joules. No modelo relativístico, a energia total é representada pelo fator de Lorentz gamma. A energia cinética é (gamma - 1) vezes a energia de repouso do elétron, e a velocidade decorre da relação entre gamma e a fração da velocidade da luz. O momento é então gamma vezes massa vezes velocidade. Esse tratamento mantém a velocidade calculada abaixo do limite físico c, aproximadamente 299,792,458 metros por segundo. É a escolha adequada para tubos de raios X, aceleradores de partículas, radiação beta e situações em que a energia do elétron deixa de ser uma fração pequena de sua energia de repouso de 511 keV. O modelo clássico aplica a conhecida equação K = 1/2 mv². Reorganizando, a velocidade é a raiz quadrada de 2K dividido pela massa, enquanto o momento é massa vezes velocidade. Essa aproximação é precisa em baixas velocidades, como as de elétrons térmicos e muitos experimentos de baixa tensão. Em energias maiores, ela superestima cada vez mais a velocidade e pode chegar a um valor acima da velocidade da luz, indicando que o modelo relativístico deve ser usado. Os resultados incluem velocidade em metros por segundo, porcentagem da velocidade da luz, energia em joules e momento em quilogramas metros por segundo. Mantenha algarismos significativos suficientes para seu experimento, mas lembre-se de que as incertezas da energia medida e do equipamento costumam limitar a precisão prática. A calculadora usa o valor moderno exato da carga elementar e a massa aceita do elétron, sendo útil para conferências em aula, estimativas de microscopia eletrônica, trabalhos com válvulas a vácuo e cálculos introdutórios de física de partículas.