Pela força magnética Fm
Seminário: Pela força magnética Fm. Pesquise 861.000+ trabalhos acadêmicosPor: camillasimonyy • 19/4/2014 • Seminário • 1.274 Palavras (6 Páginas) • 253 Visualizações
feixes de partículas do acelerador LHC, do laboratório CERN, próximo a Genebra, no qual o
sucesso do experimento depende dos cálculos teóricos previamente efetuados.
ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas)
Aula-tema: Leis de Newton.
Essa etapa é importante para aprender a aplicar a segunda lei de Newton em casos
reais em que a força resultante não é apenas mecânica, como um puxão ou empurrão, um
corpo. No caso do acelerador LHC, os prótons no seu interior estão sujeitos a uma força
elétrica.
Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
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.
Figura 3: Próton voando no interior do tubo do LHC.
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.
Passo 3 (Equipe) Engenharia de Produção - 2ª 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 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.
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.
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 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. Engenharia de Produção - 2ª Série - Física II
Adriana Delgado
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Passo 2 (Equipe)
Quando percebe o erro, o cientista liga
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