ATPS FISICA II

FACULDADE ANHANGUERA EDUCACIONAL

CAMPUS RIBEIRÃO PRETO

ATIVIDADES PRATICAS SUPERVISIONADAS

FISICA II

RIBEIRÃO PRETO

2014

FACULDADE ANHANGUERA EDUCACIONAL

CAMPUS RIBEIRÃO PRETO

ATIVIDADES PRATICAS SUPERVISIONADAS

FISICA II

Trabalho apresentadopara a matéria

deFísica II, do curso deEngenharia.

3ª série B.

Orientação: Thiago

RIBEIRÃO PRETO

2014

1 – ÍNDICE

1 – ÍNDICE................................................................................................. ..... 3

2 – DESAFIO........................................................................................ ..... 4

3 – OBJETIVO.......................................................................................... ..... 5

4 – ETAPA I - LEIS DE NEWTON......................................................... 6 - 8

5 – ETAPA II – FORÇAS ESPECIAIS.................................................. .... 9 - 10

6 – ETAPA III – TRABALHO E ENERGIA.......................................... .... 11 - 13

7 – ETAPA IV – CONSERVAÇÃO DO MOVIMENTO LINEAR...... .... 14 - 18

8 – CONCLUSÃO..................................................................................... .... 19

9 – BIBLIOGRAFIA................................................................................ .... 20

2 – DESAFIO

O Grande Colisor de Hádrons (em inglês: LargeHadronCollider - LHC) do CERN(Organização Européia para Pesquisa Nuclear), é o maior acelerador de partículas e o demaior a nossa compreensão, desde o minúsculo mundo existente dentro átomos até avastidão do Universo.

Durante os experimentos no LHC, dois feixes partículas viajam em direções opostasdentro de um anel acelerador circular, ganhando energia a cada volta. Quando esses feixes de altíssimos detectores procuram responder às questões fundamentais sobre as leis danatureza.

O anel acelerador localiza-se em um túnel de 27 km de comprimento, situado a maisde 100 metros de profundidade. Ele é composto por imãs supercondutores e uma série deestruturas. Traduzido e Adaptado de http://public.web.cern.ch/public/en/lhc/lhc-en.html(Acesso em 11 de dezembro de 2010).

Com dimensões gigantescas e temperaturas extremas, operar o LHC é um desafio parafísicos e engenheiros. Para que os as partículas circulem através do anel, obtendo a energiadesejada, Além disso, o LHC acelera as partículas do feixe a velocidades extremamente altas,que podem chegar a 99,99% da velocidade da luz. Sob tais velocidades, o sistema LHC deveser estudado boa aproximação até um certo limite de velocidades do feixe de partículas.

3 – OBJETIVO

O objetivo será aplicar os conhecimentos de Física para estudar o movimento de alguns feixes de partículas do acelerador LHC, do laboratório CERN, próximo a Genebra, no qual o sucesso do experimento depende dos cálculos teóricos previamente efetuados.

Aplicar a segunda lei de Newton em casosreais em que a força resultante não é apenas mecânica, como um puxão ou empurrão, umcorpo. No caso do acelerador LHC, os prótons no seu interior estão sujeitos a uma forçaelétrica.

Perceber como a variação na força resultante sobre umsistema pode alterar as condições do movimento desse sistema.

Aprender a calcular a energia de um sistema departículas e a aplicar o teorema do trabalho e energia cinética a esse sistema, além daaplicação de um modelo.

Determinar o centro de massa de um sistemade partículas. Usar também os princípios de conservação da energia que ocorre a colisãoentre os dois feixes acelerados, uma série de fenômenos físicos altamente energéticos édesencadeada.

4 – ETAPA I - LEIS DE NEWTON

PASSO I

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.

Resposta:

Fm = Força Magnética

Fg = Força Gravitacional

PASSO II

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 = 1 .1015prótons. 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= 1,67x10-24g.

Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Resposta:Fe = 1N