Fisica Aluno

ETAPA 1

• Passo 1 (Aluno)

 Supor um próton que voa no interior do anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo, retilíneo ,corforme o esquema da figura 3. Supondo ainda que nossa região , o único desvio da trajetória se deve á força magnética Fm aplicada ao próton. Nessas condições, desenhar no esquema o diagrama das forças que atuam dobre o próton.

• Passo 2 (Equipe)

 Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabe-se que em média o feixe possui um número total n = 1x1015 prótons. Se essa força elétrica é responsável por acelerar todos os prótons , qual é a aceleração que cada próton adquire, sabendo- se que sua massa é Mp = 1,67x10-24g. Atençao: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Fe = 1N

N = 1.1015Protons

Mp = 1,67.10-24g => 1,67.10-27kg

a ?

1=1,67.10-27x1.10-12xa

A= 11,67.10-12

A=5,99.10¹¹m/s²

• Passo 3 (Equipe)

 Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207 vezes maior que a massa dos prótons. Determine qual seria a força elétrica Fe necessária , para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prontons.

Fe = m.a

Fe= 207x1,67.10-27x1.1015x5,99.1011

Fe = 2,071.10²N

• Passo 4 (Equipe)

 Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema da figura 4. Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permaneçam em trajetória circular, determinar qual o valor da velocidade de cada prótons em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N. Determine a que fração da velocidade da luz ( c = 3,00 x 108 m/s ) corresponde esse valor de velocidade.

Fcp = m.v²2r

Fm = 5N

M = 1,67.10-27kg

R = 4.300m

V = ?

5=1,67.10-27x1015xV²2x4300

V² = 8600x51,67.10-¹²

V² = 430001,67.10-¹²

V² = 25748,5¹²

V = 160,46. m/s

ETAPA 2

• Passo 1 ( Equipe )

Ler as seguintes considerações para este e os próximos passos:

Sabe-se que o interior do tudo acelerador é feito vácuo , ou seja , retira-se quase todo o ar existente no tubo. Isso é feito para impedir que as partículas do feixe se choquem com as partículas. Supor um cientista que se esqueceu de fazer vácuo no tubo acelerador. Ele observa que os prótons acelerados a partir do repouso demoraram 20us para atravessar uma distância de 1 cm.

Determine qual é a força de atrito Fa total que o ar que o cientista deixou no tubo aplica sobre os prótons de feixe, sabendo que a força elétrica Fe ( sobre todos os 1x1015 prótons)

T = 20ns = 20.10-6s

S = 10m

S = So + v.t + a2.t²

10 = 0 + 0t + ax ( 20.10-6)² 2

A = 20400.10-¹²

A = 5.1010 m/s²

Fe – Fa = m.a

Fe