Fisica gráfico

Etapa 1 – 1º Passo

Diagrama

Passo 2 – Suponha 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 = 1×1015 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 = 1,67×10-24 g.

Atenção: Despreze a força gravitacional e a força magnética.

Fórmula: F=m.a

Definições: Fe=1N np=1.1015 prótons Mp=1,67.10-24g => 1,67.10-27Kg a=?

Resolução:

Fe=Mp x np x a

1=1,67.10-27 x 1.1015 x a

a=1,67.10-27 x 1.1015 x 1

a=11,67.10-12

Resposta: a=5,99.1011 m/s²

Passo 3 – 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 prótons.

Fórmula: Fe=m.a

Resolução:

Fe=M x Mp x np x a

Fe=207 x 1,67.〖10〗^(-27) x 1.〖10〗^15 x 5,99.〖10〗^11

Resposta: Fe=2,07068.102N

Passo 4 – Considere 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, determine qual o valor da velocidade de cada próton 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 × 108 m/s) corresponde esse valor de velocidade.

Fórmula: Fcp= m x V² x 2r

Definições: Fm=5N m=1,67. 〖10〗^(-27) Kg r=4.300m V=?

Resolução:

Fm = m x V2 x 2r

5= 1,67. 〖10〗^(-27) x 〖10〗^15 x V² 2 x 4300

V²=8600 x 51,67. 〖10〗^(-12)=> V²=430001,67. 〖10〗^(-12) => V²=25748,5¹² => V=25748,5¹²

Resposta: V=160,46. 〖10〗^6 m/s

Segundo trabalho

Etapa 1

* Aula-tema: Leis de Newton.

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.

Fm

P

Fg

Passo 2

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.

R: Dados:

Fe = 1,00N

n= 1x1015

mp=1,67 x 10-24g - 1,67x10-26

F = m x a

1 = 1,67x10-26 x a

a = 5,99x 1026

Passo 3

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.

R: F = 3,44 x 10-22 x 5,99 x 1026

F= 207 , 06 N

Passo 4

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.

R: F= m x a

5 = 1,67 x 10-26x a

a = 3,99 x 10-26

V2=V0x2a

V2 = 2x 3,99x10-26

V2 = 7,98-26

V=