ETAPA 1

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.
Diagrama:
N Fg
Fm
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 = 1x1015 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 =1,67x10-24 g.
Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.
Fórmula: F=m.a
Definições: Fe=1,00N Prótons=1x1015 mp=1,67x10-24g. mp=1,67x10-27kg.
Resolução: 1x1015 / 1,67x10-27
Resposta: a = 5,98x10-13 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.
Fórmula: Fe=m.a
Definições: mp=1,67x10-27 x 207 a=5,98x10-13
Resolução: mpb=3,45x10-25 x a=5,98x10-13
Resposta: 2,06x10-37 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.
Fórmula: Fcp=m.v².2r
Definições: mp=1,67x10-24 r = 2x4,3Km
Resolução: v² = 1,67x10-24 x 8600m v² = 1,43x10-20
Resposta: v=1,19x10-22 m/s²
ETAPA 2