ATPS DE FISICA ETAPA 1 E 2

1.1. Passo 1
Suponha um próton que voa acelerado, pela força elétrica Fe, no interior do anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Suponha ainda que nessa região o único desvio da trajetória se deve a força gravitacional Fg, e que esse desvio é corrigido (ou equilibrado) a cada instante por uma força magnética Fm aplicada ao próton. Nessas condições, desenhe no esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton.
Diagrama

1.2. Passo 2
Fe = 1N n = 1 x1015 PROTONS
MP(massa próton) = 1,67. – 10-24
Fe= m . a
1= 1,67 x 10-24 x g (aceleração da gravidade) g= 0,60 x 10-24 m/s2
1.3. 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.
Massa do chumbo = massa do próton x 207 vezes
Massa do chumbo = 1 x 1015 x 207
Massa do chumbo = 207 x 1015
Força elétrica = massa do chumbo x aceleração do próton
Fe = 207 x 1015 x 0,60 x 10-24
Fe = 124,2 x 10-24 + 15
Fe = 124,2 x 10-9
1.4. Passo 4

Considere agora toda a circunferência do acelerador, r=4,3km. Assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permaneçam em trajetória circular, determine qual o valor da velocidade de cada próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00 N. Determine a que fração da velocidade da luz (c = 3,00 x 108 m/s) corresponde esse valor de velocidade.
Passo 4

Fm = 5N m = 1,67 . 10 - 27Kg
R = 4 . 300m v = ?

Fcp = m V² r
S = 1,67 . 10 - 27 x 1015 x V² 2 x 4300
V² = 8600 K 51,67 . 10 - 12
V² = 4.3000 1,67 . 10 - 12
V² = 25748,5¹²
V = 25748,5¹²
V = 160,46 . 106m/s

Relatório
Na Etapa 1 entende-se que um próton que voa acelerado pela força elétrica (Fe) no interior do LHC, numa região do anel em que pode ser aproximado como se fosse um