Força de atrito

Etapa 2

Passo 1

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 o ar que o cientista deixou no tubo aplica sobre os prótons do feixe, sabendo que a força elétrica Fe (sobre todos os 1×1015 prótons) continua.

S=So+v.t+ a2. t²

10=0+0t+ax(20.10-6)²2

a=20400.10-12

a= 5.1010 μs/S2

Fe-Fa=m.a

Fe-Fa=1,67.10-24 x 1.1015x 5.1010

1-Fa=8,35-2

Fa=1-0,0835

Fa= 0,92N

Passo 2

Quando percebe o erro, o cientista liga as bombas para fazer vácuo. Com isso ele consegue garantir que a força de atrito FA seja reduzida para um terço do valor inicial. Nesse caso, qual é a força de atrito? Determinar qual é a leitura de aceleração que o cientista vê em seu equipamento de medição.

Fe-Fa=m.a

1 - 0,31 = 1,67.10-27 x 1.1015 x a

0,69 =1,67.10-12 x a

0,691,67.10-12 = a

a = 4,13.10¹¹ m/s²

Passo 3

Para compensar seu erro, o cientista aumenta o valor da força elétrica Fe aplicada sobre os prótons, garantindo que eles tenham um valor de aceleração igual ao caso sem atrito (passo 2 da ETAPA 2). Sabendo que ele ainda está na condição em que a força de atrito FA vale um terço do atrito inicial, determinar qual é a força elétrica Fe que o cientista precisou aplicar aos prótons do feixe.

Fe+Fa= 1+0,31

Fe=1,31N

A força elétrica Fe é de 1,31N.

Passo 4

Adotando o valor encontrado no passo 3, determinar qual é a razão entre a força Fe imposta pelo cientista aos prótons do feixe e a força gravitacional Fg, imposta pelo campo gravitacional.

FeFg Fg= m.g

Fg=1,67.10-24 x 1.1015 x 9,8

Fg=16,366.10-10

FeFg = 1,3116,366.10-10

FeFg= 8.1010

Relatório

No primeiro passo com todos os dados que o cientista nos mostra calculamos utilizando duas fórmulas e chegamos ao resultado onde a força de atrito é 0,92N,no segundo passo com o erro do cientista calculamos a aceleração com a formula Fe-Fa=m.a, aonde chegamos