fisica 2

Etapa-1

ü Aula-tema: Leis de Newton.

Essa etapa é importante para aprender a aplicar a segunda lei de Newton em casos reais em que a força resultante não é apenas mecânica, como um puxão ou empurrão, um corpo. No caso do acelerador LHC, os prótons no seu interior estão sujeitos a uma força elétrica.

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.

Figura 3: Próton voando no interior do tubo do LHC.

FE: Força elétrica

A: Aceleração

FG: Força gravitacional

FM: Força magnética

Assim temos FR=FM+FR=0

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 = 1,67 x10-24 g. Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

FE = 1, OO N

MP = N° de prótons no feixe = 10-15 prótons

Massa de um próton = 1, 67.10-24g
Força efetuada de 1,00 N. Alterando apenas a aceleração. Por causa das massas
F=M.A
1 = 1,67. 10. 1.10 a

1 = 1,67. 10 a

1=a

1,67. 10

0,599. 10 = a

A = 5,988. 10-23 m/s-2

Passo-3

Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207 vezes maior que a massa dos prótons, determine qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.
O texto diz que a massa do núcleo de chumbo é maior 207 que 1 massa do núcleo de próton.

MP = 1, 67.10-24 g
Mc