ATPS Fisica2 Recuperado

ETAPA 1
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.

Passo 2 Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabe-seque em média o feixe possui um número total n = 1xprótons. 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 x g.
Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Informações:
Fe=1, 00 N
N = prótons a=? Cálculo F = m x a F = mp x ap = 1,67 x x ap ap = = 0,598 x m/

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.
Informações:
a= 5,99 m=207 Cálculo: mpb= 207 np
Fe= mpb x ap
Fe= 207 x 1.67x x 0,598 x
Fe = 207,72 x n/ próton x
Fe= 206,72 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.
Informações:
Fm = Fc
Fm = 5,00 N
Vp= ?

Cálculo:
Fm = mp x
= 1,67 x x 4,3 x =
V2 = 7,574 x
V =
V= x
V = 8,702 x m/s

C = 3x m/s
Fração = = 0,290
Fração (%)