Força de fricção

Etapa 2

Aula-tema: Forças especiais

Primeiro passo

Determinar qual a força de atrito (Fat)que o ar que o cientista deixou no tubo aplica sobre os prótons do feixe.

Dados:

S = 1cm = 1.10-3m

t = 20µs = 2.10 x 1.10-6 = 2.10-5s

V0 = 0

n = 1.1015 prótons

Fe = 1N

Fat = ?

Resolução:

S = S0 + V0.t + 1/2.at2

1.10-3 = 0 + 0t + 1/2.(2.10-5)2a

1.10-3 = 1/2.(4.10-10)a

a = 1.10-3/2.10-10

a = 0,5.107 = 5.106 m/s2

Logo: Fr = m.a →Fe – Fat = m.a

1 – Fat = 1,67.10-12 x 5.106

-Fat = 8,35.10-6– 1

Podemos então dizer que a força de atrito (Fat) é aproximadamente -1N, “desprezando” então a expressão 8,35.10-6 por ser um valor muito baixo.

Segundo Passo

Após o cientista perceber e reduzir através de bombas o atrito que havia ali, a nova força de atrito (Fat) terá o seguinte valor:

Fat = 1/3 de -1N

Logo, a nova Fat = -0,33N

Para encontrar a aceleração, devemos considerar que:

Fe – Fat = m.a

1-(-0,33) = 1,67.10-12a

a = 1,33/1,67.10-12

a = 0,796.1012 = 7,96.1011m/s2

Terceiro Passo

Determinar qual a força elétrica (Fe) que o cientista precisou aplicar aos prótons do feixe para compensar seu erro.

Resolução:

Fe - Fat = m.a

Fe – (-0,33) = 1,67.10-27 x 5,98.1026

Fe = 0,998 + 0,33

Fe = 1,328N

Quarto Passo

A razão entre o a força elétrica (Fe) encontrada no passo anterior e a força magnética Imposta pelo campo magnético será:

Razão = Fe/Fg, onde: Fe = 1,328N e Fg = 9,8m/s2

Razão = 1,328/9,8 = 0,135 ou 13,5% maior que a força gravitacional

Relatório:

Para continuar com o trabalho foi feito, no primeiro passo, os cálculos necessários para descobrir qual era a força de atrito (Fat) causada pelo ar que havia no tubo de experimentos. No segundo passo, encontramos a aceleração adquirida pelos prótons através da redução da força de atrito total que havia lá para 1/3. Já no terceiro passo, foi calculada a força elétrica (Fe) que o cientista