Fisica força gravitacional

Passo 1

Supor um próton que voa no interior do anel do LHC, numa região que o anel pode ser

aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Supondo ainda que

nessa região, o único desvio da trajetória se deve à força gravitacional Fg e que esse desvio é

corrigido (ou equilibrado) a cada instante por uma força magnética Fm aplicada ao próton.

Nessas condições, desenhar no esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton. F mg força magnético

Fe F e

Fg força gravitacional

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 = 1,67 JJ10-24 g.

Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Dados: FE = 1N n = 1.10 (prótons) MP = 1,67. –24 g

mproton=1,67×10-24g=1,67×10-27kg

mfeixe de protons=n°protons×mp mfp=1×1015×1,67×10-27

mfp=1,67×10-12kg Fr=m×a 1=1,67×10-12×a a=11,67×10-12≅5,99×1011m/s2

Passo 3 (Equipe)

Engenharia Civil - 3ª Série - Física II

Adriana Delgado

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Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207

vezes maior que a massa dos prótons. Determinar qual seria a força elétrica Fe necessária,

para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.

Passo 3

mfeixe de chumbo=207×mfp=207×1,67×10-12=3,46×10-10kg

Fr=m×a

Fr=3,46×10-10×5,99×1011 Fr=207,254N

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

próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N.

Determinar a que fração da velocidade da luz (c = 3,00 x 108 m/s) corresponde esse valor de

velocidade.

Rr

Figura 4: Diagrama do anel do LHC

Elaborar um texto, contendo os 4 passos, este deverá ser escrito obedecendo às regras de

formatação descritas no item padronização e entregar ao professor responsável em uma data

previamente definida.

Passo 4

r=4,3 Km

Fc=m×V2r

Fc×r=m×V2

5×4300=1,67×10-12×V2

V2=215001,67×10-12

V≅12874251497005988,02

V≅1,135×108m/s

VpVluz=1,135×1083,000×108≅0,378 Fração é de 0,378 ou 37,8%

ETAPA 2 (tempo para realização: 5 horas)

_ Aula-tema: Forças Especiais.

Essa etapa é importante para perceber como a variação na força resultante sobre um

sistema pode alterar as condições do movimento desse sistema.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Ler as seguintes considerações para este e os próximos passos:

Sabe-se que no interior do tubo 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 20 μs para atravessar uma

distância de 1 cm.

Determinar qual é a força de atrito FA total que