Fisica

ETAPA 1

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 empurrãoum

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 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.

R: Fm

Fg

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 = 1x10^15 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: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

R:

M = n. mp= 1x10^15 x 1,67x10^(-27)

M = 1,67x10^(-12)

Fe = m.a =

a=fe/m = 1,00/(1,67.10^(-12)) = 0,6x10^12 m/s^2

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. Determinar qual seria a força elétrica Fe necessária,

para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.

R:

M chumbo = 207 . 1,67.10^(-27)

3.4569 x 10^(-25)

FE =m.a

FE= 3.4569x10^(-25) x 0,6x10^12

=2.07 x 10 ^ (-13)

= 207N

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.

V= √((Fm.r)/mp )=√((5 x 4,3x10^3)/(1,6 x 10^12) )=√(13,43x10^15 )=√(134,3x10^14 )=11,3x10^7 Km/s

β=(V=)/(C ) (11,3x10^7)/(3x10^15) = 0,37% da velocidade da luz.

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.

Como a formula para achar a velocidade angular da circunferência e V = 2πr/t fisems uma equação a partir dai pegando a força centrípeta vezes o raio dividindo pela massa do próton tudo isso dentro de uma raiz que ficou √((Fm.r)/mp ) ai então transferimos os valores e achamos o valor da velocidade de 11,3x10^7 Km/s

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