ATPS FISICA 2

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.

R: Diagrama de Forças

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 = 1x10^15 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 x 10^24 g.

Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Dados:

Força Elétrica (FE) = 1,00 N

Massa de 1 Próton: 1,67 x 10-27 quilogramas

Massa total dos Prótons: = 1,67 x 10-12 kg

Aceleração dos Prótons: 5,988 x 1011 m/s²

MEMÓRIA DE CÁLCULO

Conversão de gramas para quilogramas:

• Massa Quilogramas = Massa em Gramas / 10³

• Massa Quilogramas = 1,67 x 10-24 / 10³ = 1,67 x 10-27

• Massa Quilogramas = 1,67 x 10-27

Cálculo de Massa de 1 x 1015 prótons:

• Massa Total = Massa unitária do próton x Quantidade de Prótons

• Massa Total = (1,67 x 10-27) x (1 x 1015)

• Massa Total = 1,67 x 10-12 kg

Memoria de Cálculo da Aceleração:

• F = M x A

• 1N = 1,67 x 10-12 kg . A

• A = ________1________

1,67 x 10-12 kg

• A = 5,988 x 1011 m/s²

Passo 3 (Equipe)

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.

Dados:

Força Elétrica (FE) = 206,999 N

Massa de 1 Próton: 1,67 x 10-27 quilogramas

Massa do Núclo de Chumbo: = 1,67 x 10-12 kg

Aceleração dos Prótons: 5,988 x 1011 m/s²

MEMÓRIA DE CÁLCULO

Cálculo da Massa do Chumbo (peso 207 vezes maior)

• Massa Chumbo = Massa total dos próton x proporção

• Massa Chumbo = 1,67 x 10-12 kg x 207 vezes

• Massa Chumbo = 3,4569 x 10-10

Memoria de Cálculo Força Elétrica:

• FE = M x A

• FE = 3,4569 x 10-10 x 5,988 x 1011 m/s²

• FE = 206,999 N

Passo 4 (Equipe)

Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema da figura 4.Assumindo