Atps Fisica

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.

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 = 1,67x10-24 g.

Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Fe= 1,00N

N= 1X1015 prótons

M= 1,67x10-24g – 10-3

Fe/n= 1,00/1x1015= 1x10-15

Fr=m.a

1x1015= 1,67x10-24.10-3.a

-1,67x10-27a= -1x10-15 (-1)

a= 5,9880x10¹¹ m/s²

Passo3:

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.

Fe= ?

M= 1,67x10-27 x 207

M Pb=3,4569x10-27 Kg

A= 5,9880x10¹¹ m/s²

Fr=m.a

Fe=3,4569x10-25 x 5,9880x10¹¹

Fe=0,020422 x 1x1015

Fe=2,042261624x1013 N

Passo 4:

Considere 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, determine qual o valor da velocidade de cada próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N. Determine a que fração da velocidade da luz (c = 3,00 × 108 m/s) corresponde esse valor de velocidade.

Fm=5N

M=1,67.10-27Kg

R=4.300m

V=?