Fisica 2

ETAPA 1

Aula-tema: Estudando as Forças

Esta etapa é importante para que você aprenda 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 (Equipe)

Suponha 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. Suponha ainda que

nessa região

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

Passo 2 (Equipe)

Suponha 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.

Passo 3 (Equipe)

Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207

vezes maior que a massa dos prótons. Qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os

núcleos

Engenharia Elétrica - 2ª Série - Física I

Adriana Delgado

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Passo 4 (Equipe)

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

Assumindo que a força magnética é a única que atua como força centrípeta e garante que os

prótons permaneçam.

Figura 4: Diagrama do anel do LHC

Elaborar um texto contendo os 4 passos, este deverá ser escrito obedecendo as regras de

formatação descritas no item padronização e entregue ao professor responsável em uma data

previamente definida.

ETAPA 2

Aula-tema: Forças Especiais

Esta etapa é importante para que você perceba 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 (Equipe)

Leia 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 choquem com as

partículas. Suponha um cientista que esqueceu de fazer vácuo no tubo acelerador. Ele

observa que os prótons acelerados a partir do repouso demoraram 20 μs para atravessar uma

distância de 1 cm.

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 1×1015 prótons)

continua

Passo 2 (Equipe)

Quando percebe o erro, o cientista liga as bombas para fazer vácuo. Com isso ele consegue

garantir que a força de atrito FA seja reduzida para um terço do valor inicial. Nesse caso,

qual é a força de atrito?

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Adriana Delgado

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Passo 3 (Equipe)

Para compensar seu erro, o cientista aumenta o valor da força elétrica Fe aplicada sobre os

prótons, garantindo que eles tenham uma valor de aceleração igual ao caso sem atrito (passo

2 da ETAPA 2).

Passo 4 (Equipe)

Adotando o valor encontrado no passo 3, determine qual é a razão entre a força Fe imposta

pelo cientista aos prótons do feixe e a força gravitacional Fg, imposta pelo campo

gravitacional.

Elaborar um texto contendo os 4 passos, este deverá ser escrito obedecendo as regras de

formatação descritas no item padronização e entregue ao professor responsável em uma data

previamente definida.

ETAPA 3

Aula-tema: Trabalho e Energia

Esta etapa é importante para que você aprenda a calcular a energia de um sistema de

partículas e a aplicar o teorema do trabalho e energia cinética a esse sistema. Além aplicação

de um modelo.

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

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Determine (usando a equação clássica Ec = 0,5mv2) quais são os valores de energia cinética Ec

de cada próton de um feixe acelerado no LHC, na situação em que os prótons viajam as