ATPS FISICA I

Etapa 01

Leis de Newton:
1.conceito e força, equilíbrio de pontos materiais e dinâmicas de pontos materiais.
Na Etapa 1 mostraremos um próton que voa acelerado pela força elétrica (Fe no interior do LI-IC, numa região do anel em que pode ser aproximado de um tubo retilíneo, onde nessa região o único desvio de trajetória é a força gravitacional (Fg), e equilibrada a cada instante por uma força magnética (Fm) aplicada ao próton. Passo 01
Suponhamos um próton que voa acelerado, pela força elétrica Fe, no interior do anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme explicado no diagrama abaixo. Suponhamos ainda que nessa região o único desvio da trajetória se deve a força gravitacional Fg, e que esse desvio é corrigido (ou equilibrado) a cada instante por uma força magnética Fm aplicada ao próton. Nessas condições, desenhamos no esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton.

Passo 02
Suponhamos que seja aplicada uma força elétrica Fe 1,00 N sobre o feixe de prótons.Sabendo-se que em médio o feixe possui um número total n=1x10 elevado a 15 prótons.Se essa força elétrica é responsável para acelerar todos os prótons,qual é a aceleração que cada próton adquire,sabendo-se que sua massa é mp=1,67x10-24 g.Despreze a força gravitacional e a força magnética.
Fe = 1 N
N = 1 . 1015 prótons

mp = 1,67 . 10-27
F = m . a
1= 1,67 . 10-27 . 1 . 10-12 a

a = 5,99 . 1012 a = 5,99 . 10m/s2

Passo 0 3
Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207 vezes maior que a massa dos prótons, determinamos qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.
Fe = m . a a = 5,99 . 1011 m/s2 mch = 207 . 1,67 . 10-27 . 1 1015 mch = 345,69 . 10-12
Fe = 345,69 . 10-12 . 5,99 . 1011
Fe = 2070,68
Fe = 2, 07068 . 102 N

Passo 04
Considere agora toda a circunferência do acelerador, r = 4,3km. Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua