Atps De Fisica

ETAPA1

Leis de Newton:

1. Conceito e força, equilíbrio de pontos materiais e dinâmicas de pontos materiais.

Na etapa encontra-se um próton que voa acelerado pela força elétrica (Fe no interior do LHC, numa região do anel em que pode ser aproximado de um tubo retilíneo, onde nessa região o único desvio de trajetória é a força gravitacional (Fg), e equilibrada a cada instante por uma força magnética (Fm) aplicada ao próton.

PASSO 1

Suponha um próton que voa acelerado, pela força elétrica Fe, no interior do anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Suponha ainda que 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, desenhe no esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton.

Trecho - Atividades práticas supervisionadas

AUTORIA: Adriana Delgado Faculdade Anhanguera de Sorocaba

PASSO 2

Suponha que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,0 N sobre o feixe de prótons. Sabe-se que em média o feixe possui um número total n = 1×1015 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 × 10-24 g.

Atenção: Desprezando a força gravitacional e a força magnética.

Trecho - Atividades práticas supervisionadas

AUTORIA: Adriana Delgado Faculdade Anhanguera de Sorocaba

FE = 1N

n = 1.1015 PROTONS

mp = 1,67.10-24> g = 1,67 . 10 kg

(n) = m. a

1 = 1,67. 10 . 1.10 a

1 = 1,67. 10 a

1 ÷ 1.67 . 10 = a

0,599 . 10 = a

a = 5,99. 10 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, determine qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.

Trecho - Atividades práticas supervisionadas

AUTORIA: Adriana Delgado Faculdade Anhanguera de Sorocaba

FE = 207.1,67. 10. 1.10. 5,99

FE = 2,07068

PASSO 4

Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permaneçam em trajetória circular, determine qual o valor da velocidade de cada próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,0 N. Determine a que fração da velocidade da luz (c = 3,0 × 108 m/s) corresponde esse valor de velocidade.

Trecho - Atividades práticas supervisionadas

AUTORIA: Adriana Delgado Faculdade Anhanguera de Sorocaba

F centrípeta= V 2r

FM = 5 N

R = 4300m

R = m. a

FCP = M V 2 R

5=1,67. 10-27x1015x V²2x4300

V²=8600x5x1, 67.10-12

V²=43000÷1, 67.10-12

V²=25748,5¹² V=25748,5¹²

V= 160,46. 106 m/s

RELATORIO

Observamos no passo 1 foram identificadas as forças que atual sobre o próton, em sequencia na etapa 2 foi aplicado à força elétrica sobre o feixe de prótons e feitos os cálculos físicos se identificou a aceleração que cada próton adquire. Resultado encontrado (a = 5,99. 10m/s). Passo 3 - Trocaram-se os prótons por núcleos de chumbo, alterando assim a massa, onde foi identificada a força elétrica necessária para igualar o mesmo valor de aceleração dos prótons. Onde se obteve o resultado (FE = 2,07068). Passo 4 considerando o esquema apresentado na ATPS, e aplicação de cálculos físicos a fração correspondente, obteve-se o seguinte resultado (V= 160,46. 106 m/s). Concluindo assim a etapa 1.

ETAPA 2

Forças Especiais: força gravitacional e força de atrito.

PASSO 1

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 choquem com as partículas do ar e percam energia e velocidade. Podemos assumir que esse efeito é equivalente a uma força de atrito FA que dificulta o movimento das partículas. Suponha agora um cientista que se esqueceu de fazer vácuo no tubo acelerador. Ele observa que os prótons acelerados a partir do repouso demoraram 20 µs para atravessarem uma distância de 10 m ao longo do tubo.

Determine qual é a força de atrito FA total que o ar que o cientista deixou no tubo aplica sobre os prótons do feixe, sabendo que a força elétrica Fe (sobre todos os 1×1015prótons) continua tendo valor de 1,0 N.

Trecho - Atividades práticas supervisionadas

AUTORIA: Adriana Delgado Faculdade Anhanguera de Sorocaba

T= 20ns= 20.10-6s S= 10m Fe=1N np=1.1015prótons a=5.1010m/s²

S=So+V.t+ a2.t²

10=0+0t+ax(20.10-6)²2

a=20400.10-12=> a=5.1010m/s²

Fe-Fa=m.a

Fe-Fa=1,67. 10-27x1.1015x5.1010

1-Fa=8,35-2

Fa=1-0,0835

Fa= 0,92N

PASSO 2

Quando percebe o