atps fisica 2

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. Interior do tubo do LHC
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 x10^-24 g.
Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.
Fe = 1,0N np = 1x10^15 mp = 1,67x10^-24 g = 1,67x10^-27 Kg
Fep = 1/1x10^15 = 1x10^-15
Fe = m.a
1x10^-15 = 1,67x10^-27.a
A = 1x10^-15/ 1,67x10^-27 = 5,99x10^11 m/s²

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 valor de aceleração dos prótons.
Mpb = 207.1,67x10^-27 = 3,46x10^-25 Kg
F = m.a
F = 3,46x10^-25.5,99x10^11 = 207,254x10^-15 ou 2,07x10^-13 N

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.
Diagrama do Anel do LHC

mp = 1,67x10^-27
Fm = 5N = 5x10^1
R = 4,3Km = 4300m
F = m.vt²/r
5x10^1 =