ATPS Fisica

UNIVERSIDADE BANDEIRANTE DE SÃO PAULO - UNIBAN

Campus-OSASCO

ENGENHARIA DE COMANDO E AUTOMAÇÃO/TELECOM

ATPS Física II

 

Conteúdo

Etapa 1 – Lei de Newton. 3

Passo 1. 3

Passo 2. 4

Passo 3. 4

Passo 4 5

Etapa 2 – Forças Especiais. 5

Passo 1 6

Passo 2 7

Passo 3 8

Passo 4 8

Etapa 1 – Lei de Newton.

2º Lei de Newton ou lei fundamental da dinâmica.

A Segunda lei de Newton trata dos casos em que a resultante das forças que atuam num corpo não é nula. Neste caso, nota-se o aparecimento de uma outra grandeza conhecida: a aceleração.

2ª lei de Newton:

Se existe a ação de forças ou a resultante das forças atuantes sobre um corpo não é nula, ele sofrerá a ação de uma aceleração inversamente proporcional à sua massa.

Pode-se concluir então, que ao atuar uma resultante de forças não-nula sobre um corpo, este corpo ficará sujeito à ação de uma aceleração. Esta aceleração será maior quando um corpo tiver uma massa menor.

A equação acima envolve a resultante das forças, isto é, o efeito combinado de todas as forças que atuam no corpo. A não ser no caso de atuar somente uma força no corpo, em que a resultante é a própria força.

Outra observação importante é que se trata de uma equação vetorial, entre duas grandezas vetoriais, o que indica que a força resultante terá a mesma direção e sentido da aceleração e vice-versa.

http://student.dei.uc.pt/~jpgg/Lei_de_Newton.htm

Passo 1.

Supor um próton que voa no interior doa anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Supondo ainda nessa região, o único desvio da trajetória se deve a 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 o esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton.

Passo 2.

Suponho que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabe-se que em média possui um numero total n = 1x1015 prótons. Se essa força elétrica é responsável por acelerar todos os prótons, qual é a aceleração de cada prótons adquire sabendo-se que sua massa é MP = 1,67 = 10-24g.

Atenção desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Resolução

Formula: F=m.a

Definição

Fe = 1N

np = 1.1015 prótons

Mp = 1,67.10-24 gramas

1,67.10-27 kg

a= ?

Resolução.

1= (1,67x10-27) (1x1015 ) x a

a= 1/ 1,67.10-12

a = 5,99 x1011 m/s2

Passo 3.

Se ao invés de prótons, fossem acelerado núcleo de chumbo, que possuem uma massa de 207 vezes maior que a massa dos prótons. Determinar qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo de aceleração dos prótons.

Formula

Fe = m.a

Resolução.

mc = 207.( 1,67 x 10-27 kg)

mc = 345,69 x 10-27

F = (345,69 x 10-27 ) ( 1x 1015) x 6 x 1011

F = 2,07.102 N

Passo 4

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

Assumindo que força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permanecem em trajetória circular, determinar qual é o valor de cada prótons em um instante que a força magnética sobre os prótons é Fm = 5,00N.

Determinar a que fração da velocidade da luz (c=3,00 x 108m/s) corresponde esse valor de velocidade.

Formula

Fcp = m.v2/ r

Definições

Fm = 5N

m = 1,67.10-27kg

r = 4.300m

v =?

Resolução.

5 = 1,67.10-27 . 1015 . V2 / 2 . 4300

5 . 4300.2 / 1,67.10-12 = V2

V2= 5 . 2 . 4300 / 1,67.10-12

V2 = 1,287

V2 = 25748,5.1012

v=√(〖25748,5〗^12 )

V =1,6046.108 m/s

Etapa 2 – Forças Especiais.

Força de Atrito