ATPS Fisica II

Título

Atps de Física.

 

Objetivo

Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à engenharia. Obter conhecimento das leis de Newton, aceleradores de partículas e avaliar o impacto das atividades de engenharia no contexto social e ambiental além de atuar em equipes multidisciplinares.

 

Introdução

Estas atividades visam à ampliação dos conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à engenharia. Cada participante terá a oportunidade de desenvolver seu raciocínio lógico e a realização de trabalhos em grupo, proporcionando a oportunidade das discussões e aprimoramento intelectual.

Contudo, o que se espera é a realização das atividades em que o projeto LHC (em inglês: Large Hardron Collider), que é nos dia dias de hoje o maior acelerador de partículas existente no mundo, seja conhecido pelos estudantes e se torne futura fonte de pesquisa e agregação de informações.

 

Resumo Teórico

Os aceleradores de partículas são equipamentos que fornecem feixes de partículas subatômicos eletricamente carregados de energia. Desde 2008 começaram os estudos e desenvolvimento do maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo, o LHC (em inglês: Large Hadron Collider), que consiste em um anel de 27 km de imãs supercondutores com uma série de estruturas de aceleração para aumentar a energia das partículas ao longo do caminho.

Dentro do acelerador, duas partículas de alta energia viajam perto da velocidade da luz antes de serem colocadas em rota de colisão. A viagem dos feixes são em direções opostas em tubos de feixe separados em dois tubos mantidos a ultra vácuo. Elas são guiadas em torno do anel do acelerador por um forte campo magnético mantido por eletroímãs supercondutores que são construídos a partir de bobinas de cabo elétrico especial de forma eficiente para conduzir eletricidade sem resistência ou perda de energia. Isto exige a refrigeração dos magnetos de -271,3 ° C – (temperatura mais fria do que o espaço exterior). Por esta razão, a maior parte do acelerador está ligada a um sistema de distribuição de hélio líquido, o qual arrefece os magnetos, bem como para outros serviços de fornecimento.

Milhares de ímãs de variedades e tamanhos diferentes são usados para direcionar os raios ao redor do acelerador, estes incluem 1.232 ímãs bipolares de 15 metros de comprimento que dobram as vigas e 392 ímãs quádruplos de 5 a 7 metros cada, onde se concentram os raios. Imediatamente antes da colisão, outro tipo de ímã é utilizado para “espremer” as partículas em conjunto para aumentar a probabilidade de haver colisão, as partículas são pequenas e a tarefa de fazê-las colidir é semelhante a atirar 10 quilômetros distantes com tal precisão que se encontrem no meio do caminho.

(fonte: http://home.web.cern.ch/about/accelerators/large-hadron-collider)

Isaac Newton

Sir Isaac Newton foi um cientista inglês nascido em 4 de Janeiro de 1643 embora tenha sido mais reconhecido como físico matemático também foi astrônomo, alquimista, filósofo e teólogo.

Em meados de 1687 viria a publicar sua obra mais influente que é a descrição da lei da gravitação universal e as três leis de Newton, que fundamentam os estudos de mecânica. Seus trabalhos foram aos poucos sendo reconhecidos no mundo científico e causando certa revolução na maneira de pensar dos influentes da época, nesta esteira podemos citar o trabalho desenvolvido sobre a ótica e a natureza da luz onde demonstraria com clareza que a luz branca é formada por uma banda (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta), que podiam separar-se por meio de um prisma. Construiu um telescópio “refletor” porque através de estudos verificou que qualquer telescópio "refrator" sofreria de uma aberração hoje denominada "aberração cromática", que consiste na dispersão da luz em diferentes cores ao atravessar uma lente. E também baseado em muito estudo que criou uma lei formulada de maneira simples, Newton procurou explicar os fenômenos físicos mais importantes do universo. A lei da gravitação universal, proposta por Isaac Newton, que tem a seguinte expressão matemática:

E também em meados de 1687 que publicaria um trabalho de três volumes intitulado Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, as três leis de Newton que explicam vários movimentos relativos ao movimento dos objetos físicos, tendo em sua forma original a seguinte composição:

- Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

(Todo corpo continua em seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha reta, a menos que seja forçado a mudar aquele estado por forças imprimidas sobre ele.)

- Lex II: Mutationem motis proportionalem esse vi motrici impressae, etfieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

(A mudança de movimento é proporcional à força motora imprimida, e é produzida na direção da linha reta na qual aquela força é imprimida.)

- Lex III: Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sine corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi.

(A toda ação há sempre oposta uma reação igual, ou, as ações mútuas de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e dirigidas a partes opostas.)

(fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton)

As Leis de Newton

Como já vimos anteriormente às leis de Newton foram criadas em meados de 1687 e usando as três leis, combinadas com a lei da gravitação universal demonstrou as Leis de Kepler, que descreviam o movimento planetário. Essa demonstração foi à maior evidência a favor de sua teoria sobre a gravitação universal. Vejamos um pouco destas leis:

Primeira lei de Newton

Antes de Newton ter formulado sua mecânica, achava-se que era