ATPS DE FISICA Ii

Figura 6: Fragmentos atômicos gerados após a colisão entre um próton (P) e um núcleo de chumbo

(Pb) no interior do detector ATLAS, no LHC. As setas em vermelho indicam a direção e o sentido dos

vetores velocidade de cada um dos fragmentos após a colisão.

Passo 4 (Equipe)

Sabendo que a detecção dos fragmentos é realizada no momento em que cada um deles

atravessa as paredes do detector e considerando a colisão descrita no Passo 3, determinar

qual é o impulso transferido à parede do detector ATLAS pelo próton JP e pelo fragmento

maior de chumbo JPb107 , após a colisão. Considerar que após atravessar a parede a velocidade

do próton P se tornou 10 vezes menor que e a calculada no Passo 3, enquanto a velocidade

final do fragmento de chumbo Pb107 (após atravessar a parede do detector) se tornou 50

Engenharia de Produção - 3ª Série - Física II

Adriana Delgado

Pág. 9 de 9

previamente definida.

ETAPA 3 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Trabalho e Energia.

Essa etapa é importante para aprender a calcular a energia de um sistema de

partículas e a aplicar o teorema do trabalho e energia cinética a esse sistema, além da

aplicação de um modelo.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Determinar (usando a equação clássica Ec = 0,5mv2) quais são os valores de energia cinética

Ec de cada próton de um feixe acelerado no LHC, na situação em que os prótons viajam às

velocidades: v1 = 6,00 J 107 m/s (20% da velocidade da luz), v2 = 1,50 J 108 m/s (50% da

velocidade da luz) ou v3 = 2,97 J 108 m/s (99% da velocidade da luz).

Passo 2 (Equipe)

Sabendo que para os valores de velocidade do Passo 1, o cálculo relativístico da energia

cinética nos dá: Ec1 = 3,10 x 10-12 J, Ec2 = 2,32 x 10-11 J e Ec3 = 9,14 x 10-10 J, respectivamente;

determinar qual é o erro percentual da aproximação clássica no cálculo da energia cinética

em cada um dos três casos. O que se pode concluir?

Engenharia de Produção - 3ª Série - Física II

Adriana Delgado

Pág. 7 de 9

Passo 3 (Equipe)

Considerando uma força elétrica Fe = 1,00 N (sobre os 1 x 1015 prótons do feixe), determinar

qual é o trabalho realizado por essa força sobre cada próton do feixe, durante uma volta no

anel acelerador, que possui 27 km de comprimento.

Passo 4 (Equipe)

Determinar qual é o trabalho W realizado pela força elétrica aceleradora Fe, para acelerar

cada um dos prótons desde uma velocidade igual a 20% da velocidade da luz até 50% da

velocidade da luz, considerando os valores clássicos de energia cinética, calculados no Passo

1. Determinar também qual é a potência média total P dos geradores da força elétrica (sobre

todos os prótons), se o sistema de geração leva 5 μs para acelerar o feixe de prótons de 20% a

50% da 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.

ETAPA 4 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Conservação do Momento Linear.

Essa etapa é importante para aprender a determinar o centro de massa de um sistema

de partículas. Usar também os princípios de conservação da energia que ocorre a colisão

entre os dois feixes acelerados, uma série de fenômenos físicos altamente energéticos é

desencadeada.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.