APS DE FISICA- ETAPA 1

CENTRO UNIVERSITÁRIO ANHANGUERA DE CAMPO GRANDE

ACADÊMICOS:

ATPS DE FÍSICA
Etapa 1

Campo Grande
2014

Aula Tema: LEIS DE NEWTON

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.

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

Diagrama de Forças:
P
P
Força Magnética
Força Gravitacional

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
MP =1,67 x 10-24 g. Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Dados:
FE = 1N n = 1.10 (prótons)
MP = 1,67. –24 g

mproton=1,67×10-24g ( transformado em kg= 1,67×10-27kg) mfeixe de protons=n°protons×mp mfp=1×1015×1,67×10-27 mfp=1,67×10-12kg

Fr=m×a
1=1,67×10-12×a
a=11,67×10-12≅ 5,99×1011m/s2 î

Passo 3:
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 o valor de aceleração dos prótons.

Dados: mfeixe de chumbo=207×mfp=207×1,67×10-12= 3,46×10-10kg

Fr=m×a
Fr=3,46×10-10×5,99×1011
Fr=207,254N î

Passo 4:
Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema da figura 4. Assumindo que a força magnética Fm é a