Atps fisica 2

ETAPA 1

Aula – Tema: Leis de Newton.

O objetivo dessa aula é que possamos aplicar a Lei de Newton em situações onde o corpo sofre atuação da força mecânica e elétrica, e a força resultante é medida a partir dessas duas interações.O exemplo real da atuação dessas duas forças num corpo se dá no Grande Colisor de Hádrons (LHC – sigla em inglês) do CERN (Organização Européia para pesquisa Nuclear). Esse acelerador de partículas é usado para estudo do interior dos átomos.

Passo 1:
Supor um próton voando dentro de um tubo retilíneo do LHC, o qual teria sua trajetória afetada devido à força gravitacional Fg, mas seria constantemente corrigido pela força magnética Fm aplicada ao próton. Assim obteríamos o diagrama das forças atuantes conforme a figura a seguir (figura 1):

Passo 2:
Qual aceleração cada próton adquire quando se aplica uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre um feixe de prótons, desconsiderando a força gravitacional e a força magnética.
Dados:
- Média de prótons em um feixe; n = 1 x 10 15 prótons.
- Massa de um próton; mp = 1,67 x 10 - 24 g.
Obs.: Mudar o valor da massa de um próton de grama para quilograma (para padronização dos dados, conforme o Sistema Internacional de Medidas - SI), assim, a mp = 1,67 x 10 – 27 Kg.
Cálculo:
Fe = mp x a a = 1 ÷ 1,67 x 10 - 27 a = 0,59 x 10 27 m/s2.
A aceleração de cada próton será de aproximadamente 0,59 x 10 27 m/s2.

Passo 3:
Qual a força elétrica Fe necessária, para que núcleos de chumbo adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons. Dado que o núcleo do chumbo possui a massa 207 vezes maior que a massa do próton, precisamos somente multiplicar o resultado anterior por 207. Assim, obteremos o resultado da aceleração do núcleo de chumbo de 1,23 x 10 29 m/s2.

Passo 4:
Considerando toda circunferência do acelerador, calcular o valor da velocidade de cada próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N, e também a que fração da