Fisica cern

ETAPA 1

Fora proposto que se estude as aplicações físicas existem no Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas do mundo, utilizando ferramentas já conhecidas da cinemática e da dinâmica.
No primeiro passo foi pedido para se analisar as forças que agem sobre um próton que viaje no interior do acelerador desprezando as forças de atrito.
Existe a ação de três forças.
Essas três forças são: * A força gravitacional, que puxa o próton para baixo; * A força magnética gerada pelo acelerador que tem o mesmo modula da força gravitacional e anula a mesma puxando o próton para cima; * E a força elétrica, que empurra o próton pelo acelerador.
No segundo passo foi suposto que fora aplicada uma força elétrica Fe = 1 [Newton], sobre um feixe de prótons, sendo esse feixe constituído de prótons, e sendo a massa do próton mp = . Foi pedido para ser encontrada a aceleração dos prótons.
Utilizando-se a segunda lei de Newton tem-se que a força é igual ao produto da massa pela aceleração, a massa do feixe equivale ao produto da massa do próton pelo numero de prótons no feixe, e a razão entre a força elétrica e a massa do feixe obtêm a aceleração do feixe que é igual a 5,988 X 10¹¹ [m/s²].
No terceiro passo foi questionado qual seria a força elétrica necessária para que obtivesse mesma aceleração com um núcleo de chumbo, que tem uma massa 207 vezes maior que a massa do próton.
Multiplicando-se o valor da massa do feixe por 207 e obtendo-se o produto entre a mesma e a aceleração anteriormente encontrada, tem-se que é necessária uma força elétrica de 207 [N].
No quarto passo foi pedido para se encontra a velocidade de um feixe, levando-se em conta que a única força que age no feixe é uma força magnética, atuando como força centrípeta, com modulo de 5 [N], sendo o tubo com raio de 4300 [m] e a massa do feixe já citada anteriormente.
Utilizando-se a formula da força centrípeta que é:
F = m X V²/r
Encontra-se uma velocidade de 1,134 X 10⁸ [m/s],