atps física 2 - 2014

Faculdade Anhanguera de Campinas

ATIVIDADES PRÁTICAS
SUPERVISIONADAS

Engenharia Elétrica

Física II

Campinas
2014

Faculdade Anhanguera de Campinas
ETAPA 1
 Aula-tema: Leis de Newton.

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.

Fig.3: Próton voando no interior no tubo de LHC
Diagrama de força para o próton será:

Fm
P

P
Passo 2
Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabese que em média o feixe possui um número total n = 1,0x1015 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.
Neste caso precisamos calcular o valor da Massa total de prótons em quilograma.

mT = n  mP e como 1,0 g = 10-3kg

mT = 11015 1,67 1024 103  1,67×10-12 kg
Usando a 2ª Lei de Newton:

FR  m  a
1,0  1,67×10-12  a



a

1
 5,99×1011 m 2
-12
s
1,67×10

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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.
Neste caso teremos: mT = 207 1,67×10-12 kg  345,69×10-12 kg
Calculamos a força:

Fe  mT  a



Fe  345,69×10-12 kg  5,99×1011 m

s2

= 207,07 N

Passo 4
Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema da figura 4.