ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Faculdade Anhanguera de Tecnologia de São Bernardo

Engenharia Eletrônica com ênfase em Automação Industrial

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Física II

Nome: Johnny Ribeiro do Vale RA: 9088482409

Professora: Maria Antônia Sanches

São Bernardo do Campo

2015

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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. 

[pic 2]

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 × 10-24g. Atenção: Despreze a força gravitacional e força magnética. 

Dados: Fe=1N

Mp = 1,67 × 10-24g ◊1,67. 10-27kg

Total p =1×1015 

Resolução:

Mtp = 1x1015.1,67x10-27 

Mtp = 1,67x10-12 

F= m.a

1 = 1,67x10-12.a

A= 1 / 1,67x10-12 

A = 5,98 x 10 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. 
Dados: Mp = 1,67x10-12 

A = 5,98 x 1011 m/s²

Mchu = 207 .1,67x10-12 = 3,45x10-10 

Resolução:

F=m.a

F = 3,45x10-10.5,98 x 1011

F = 206,31N 

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. 
Dados: Fm = 5N

C = 3x108ms

R = 4,3Km = 4300m 

Mp = 1,67x10-12Kg 

[pic 3]                                     [pic 4]

Resolução:

Fm = Fc = m.v2/2r 5 = 1,67x10 -12 . v2 /2.4300 v2 = 5 . 8600 / 1,67x10 -12 v2 =

43000/1,67x10 -12 v2 = 2.574x1016 

v=1,604x108m/s 
FraLuz = Vp / Vc       FraLuz = 1,604x108 / 3x108

FraLuz = 0,534m/s menor que a velocidade da luz. 

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.

Conforme passo 1, quando uma força exercida sobre um corpo, esse corpo exerce uma força 
com a mesma direção, mesma intensidade, mas sentido oposto à sua. Se exercer uma força sobre determinado objeto, esse objeto também exerce uma força contraria a sua, de mesmo valor e direção mas de sentido oposto a força exercida. Mostramos um próton 
que voa acelerado pela força elétrica Fe no interior do LHC, numa região do anel em que pode ser aproximado de um tubo retilíneo, onde nessa região o único desvio de trajetória é a força gravitacional (Fg), e equilibrada a cada instante por uma força magnética (Fm) aplicada ao próton, devido essas duas forças estarem atuando em sentidos opostos há o equilíbrio do próton, dentro do tubo. No passo 2, pede-se encontrar a aceleração que cada próton adquire. 
Partindo do pressuposto que se encontrando a aceleração de todos os prótons, automaticamente encontramos de cada próton, então utilizamos a formula da 2° lei deNewton, F = m.a onde encontramos o resultado de a= 5,98x10¹¹ m/s². No passo 3, ao invés de prótons, utilizamos núcleos de chumbo de 207 vezes maior que a massa de prótons, 3,45x10-10, para encontrar a força elétrica utilizamos a aceleração encontrada no passo anterior e a formula F = m.a onde encontramos o resultado de Fe = 206,31N. Para encontrar a velocidade e fazer a comparação com a velocidade da luz, desenvolvemos o passo 4, consideramos toda a circunferência do acelerador que é = 2r e a formula de força centrípeta = mv²/r, mais os dados fornecidos, onde encontramos v =1,604x10 8m/s. Utilizado os valores e fazendo a comparação entre as duas velocidades achamos o resultado de 0,534m/s menor que a velocidade da luz 

Etapa 2 - Aula tema: 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 demoram 20uf para atravessar uma distância de 1 cm. 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 (sobre todos os 1×10 15 prótons) continua tendo valor de 1,00 N.