atps fisica 2

Passo 1
Supor um próton que voa no interior de um anel do LHC, numa região que o anel pode ser aproximado de um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Supondo 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 desenhar no esquema as forças que atuam sobre o próton.

↓ Fm

Fg ↑ Fm
Figura 3: Próton voando no interior do tubo do LHC.
Passo 2 Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00N sobre o feixe de prótons. Sabe-se que em média um feixe possui um número total de n = 1x1015 prótons. Se essa força elétrica é responsável por acelerar todos os prótons, qual é que cada próton adquire, sabendo-se que sua massa é mp = 1,67x10-24g. Atenção: desprezar a força gravitacional e a força magnética.
Fe = 1,00N mp = 1,67x10-24g → 1,67x10-27Kg n = 1x1015
F = ma

1 = 1,67x10-27 x 1x1015 x a

a = 6,0x1011 m/s2

Passo 3
Se ao invés de prótons fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207 maior que a massa dos prótons. Determinar qual seria a força elétrica Fe necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo valor da aceleração dos prótons. mPb = 207 x mp Onde mp = 1,67x10-27Kg mPb = 207 x 1,67x10-27 mPb = 345,69x10-27 Kg
Fe = m x a → Fe = 345,69x10-27 x 6,0x1011
Fe = 2,08x10-13N
Passo 4 Considerar agora toda circunferência do acelerador conforme o esquema da figura 4. assumindo que a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garantem que os prótons permaneçam em movimento circular, determinar qual o valor da velocidade de cada próton em um instante em que a força magnética sobre os