ATPS ETAPA 4 FISICA 2

Etapa 4

• Passo 1

Nesse e nos próximos passos, iremos trabalhar na condição em que os feixes possuem velocidades de até 20% da velocidade da luz, para que possamos aplicar os cálculos clássicos de momento. Determinar a posição do centro de massa do sistema composto por um feixe de prótons (P) que irá colidir com um feixe de núcleos de chumbo (Pb), no interior do detector ATLAS, supondo que ambos os feixes se encontram concentrados nas extremidades opostas de entrada no detector, com uma separação de 46m entre eles. O feixe de prótons possui 1x1015 prótons, enquanto o de chumbo possui 3x1013 núcleos. Lembrar-se de que a massa de cada núcleo de chumbo vale 207 vezes a massa de um próton.

Calculo de massa de prótons mP=1x1015x1,67x10-27 mP=1,67x10-12kg

Calculo de massa de núcleos de chumbo mPb=207x1,67x10-12 mPb=345,69x10-12kg

Posição do centro de massa do sistema
Cm=1,67x10-12.0+345,69x10-12.461,67x10-12+345,69x10-12
Cm=15901,74x10-12347,36x10-12
Cm=45,78m

• Passo 2

Calcular o vetor momento linear total p de cada feixe, sendo as velocidades escalares vp:6,00x107 m/s e vpb:5,00x107 m/s e em seguida calcular o valor do momento linear total P do sistema de partículas.
Cálculo do vetor linear total do feixe dos prótons.
Pp=1,67x10-12.6,00x107
Pp=1,00x10-4kgms
Pp=1,00x10-4kgms

Cálculo do vetor linear total do feixe dos núcleos de chumbo
Ppb=-345,69x10-12.5,00x106
Ppb=-1,73x10-3kgms
Ppb=1,73x10-3kgms

Cálculo do valor do momento linear total P do sistema de partículas
P=Pp+Ppb
P=1,00x10-4-17,3x10-4
P=-16,3x10-4kgms
P=16,3x10-4kgms

• Passo 3

Considerar agora que cada próton colide elasticamente apenas com um núcleo de chumbo, sendo a velocidade de cada um deles dada no Passo 2. Nessa condição, um cientista observou que após uma dessas colisões o núcleo de chumbo se dividiu em 3 fragmentos, tendo o primeiro massa 107 vezes maior que a massa do próton. Os dois fragmentos menores foram observados em