Atps De Fisica

ETAPA 1

Aula-tema: Leis de Newton.

Essa etapa é importante para aprender a aplicar a segunda lei de Newton em casos reais em que a força resultante não é apenas mecânica, como um puxão ou empurrão, um corpo. No caso do acelerador LHC, os prótons no seu interior estão sujeitos a uma força elétrica.

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

PASSOS

Passo 1

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.

Figura 3: Próton voando no interior do tubo do LHC.

Passo 2

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 = 1x1015 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 JJ10-24 g.

Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

F = m.a

1 = 1,67.10-24 .a

a = 1 / 1,67.10-24

a = 5,99.1023 m/s

Passo 3

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.

F =Mc = 207.1,67.10-24 = 3,4569.10-22

F = 5,99.1023 m/s

F = 3,4569.10-22 .5,99.10-23

F = 2,07.10-44 N

Passo 4

Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema da figura 4. Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permaneçam em trajetória circular, determinar qual o valor da velocidade de cada próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N.

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

Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permaneçam em trajetória circular, determinar qual o valor.

Figura 4: Diagrama do anel do LH

F =

C = 3,00 . 108 m/s

R= 4,3 km

FM = 5 N

R = m . a

FCP =m . Acp

FCP = MV

2 R

5 = 1,67 . 10 . 10 . V

2. 4300

5 . 2 . 4300 = V .167

V = 25.748,5 . 10

V = 25748,5 . 10

6

V = 160,46.10 m/s

V = 1,6046.10 m/s

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.

O LHC (Large Hadron Collider - em português, Super acelerador de partículas) é uma máquina montada num túnel circular com 27 kms de circunferência e a 100 metros de profundidade, que vai acelerar partículas subatômicas até velocidades que ficam muito perto da da luz.

O túnel que aloja o LHC está situado na fronteira entre a Suíça e a França.

O LCH é a maior máquina do mundo. A sua construção envolveu o trabalho de 6000 cientistas e levou dez anos a ser construída. Custou dez mil milhões de dólares.

O objetivo desta super máquina é reproduzir as condições do Universo um bilionésimo de segundo após o Big Bang. Situação que se crê ter acontecido há 13.700 milhões de anos.

Dois feixes de prótons colidiram a 7 trilhões de elétrons – volt no grande Colisor de Hádrons conforme anunciado por cientistas após a quebra de recorde de mais energia atingida por uma máquina do tipo.

O acontecimento marca uma nova era de pesquisas para os físicos que a partir do experiência puderam estudar melhor fenômenos e partículas até então hipotéticos.

ETAPA 2

Aula-tema: Forças Especiais.

Essa etapa é importante para perceber como a variação na força resultante sobre um sistema pode alterar as condições do movimento desse sistema.

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

PASSOS

Passo 1

Ler as seguintes considerações para este e os próximos passos: Sabe-se que no interior do tubo acelerador é feito vácuo, ou seja, retira-se quase todo o ar existente no tubo. Isso é feito para impedir que as partículas do feixe se