Atps Fisica II

ATPS FÍSICA II

ETAPA 2 – Forças Especiais

Passo 1

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 1cm. Determine 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 continua.

Dados:

T = 20

ns = 20 . 10 s

S = 10 m

∆x = V0 ×t+a×t22

0,01×2=a×20×10-62

a=0,024 x 10-10=5×107 m/s2

Fr = m×a

Fr = 1,67×10-12×5×107

Fr = 8,35×10-5N

Fr = Fe-Fa

Fa = Fe-Fr

Fa = 1-8,35×10-5

Fa = 0,9999165N

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, determine qual é a leitura de aceleração que o cientista vê em seu equipamento de medição.

Fa3=0,99991653=0,3333055 N

Fe-Fa3=m×a

1-0,3333055=1,67×10 -¹²×a

a=0,66669451,67×10-12≅3,9922×10¹¹m/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 1). Sabendo que ele ainda está na condição em que a força de atrito FA vale um terço do atrito inicial, determine qual é a força elétrica Fe que o cientista precisou aplicar aos prótons do feixe.

Fe-Fa3=m×a

Fe-0,99991653=1,67×10-12×5,99×1011

Fe = 1-0,3333055

Fe = 0,6666945 N

Passo 4

Adotando o valor encontrado no passo 3, determine qual é a razão entre a força Fe imposta pelo cientista aos prótons do feixe e a força gravitacional Fg, imposta pelo campo gravitacional da Terra aos mesmos prótons. Comente o resultado.

Fg = m×g

Fg = 1,67×10-12×9,8

Fg