ATPS de Fisica I na Engenharia
Por: 788778 • 14/4/2015 • Trabalho acadêmico • 1.455 Palavras (6 Páginas) • 186 Visualizações
[pic 1]
ATPS física 2
Curso de Engenharia Mecânica 2ª serie
Cristiane Lorenzani RA 7602678223.
Lucas Gonçalves Albino RA 7260604787.
Curso de Engenharia Mecânica 3ª serie
Carlos Henrique Venera RA 7003482377.
Luiz Fernando Bayer Maier RA 6272261749.
Marcelo Augusto Kniz RA 6601257691.
Jaraguá do Sul
Abril de 2014
Curso de Engenharia Mecânica
ATPS de física 2
Trabalho desenvolvido na disciplina de física 2, como parte da avaliação referente ao primeiro bimestre do segundo e terceiro semestre de Engenharia Mecânica.
Professor: Jean Carlos Maffezzolli
Jaraguá do Sul
Abril de 2014
Sumário
1. Trabalho de física sobre o grande Colisor de Hadrons
1.1 Objetivo do desafio
1.2 Etapa1
1.2.1 Forças que atuam sobre o próton.
1.2.2 Calculo de aceleração de cada próton.
1.2.3 Calculo da força elétrica Fe necessária para núcleos de chumbo.
1.2.4 Calculo de velocidade no Colisor de Hadrons.
1.3 Etapa 2
1.3.1 Calculo de atrito no Colisor de Hadrons.
1.3.2 Calculo de aceleração no Colisor de Hadrons.
1.3.3 Calculo da força elétrica no Colisor de Hadrons.
1.3.4 Calculo da razão entre a força (Fe) e a força gravitacional (Fg).
- Trabalho de física sobre o grande Colisor de Hadrons
O grande Colisor de Hadrons de CERN (Organização Europeia para pesquisa Nuclear), é o maior acelerador de partículas e o maior a nossa compreensão desde o minúsculo mundo existente dentro átomos até a vastidão do universo.
1.1 Objetivo do desafio
O desafio será aplicado os conhecimentos de física para estudar o movimento de alguns feixes de partículas do acelerador LHC, do laboratório CERN, próximo a Genebra, no qual o sucesso do experimento depende dos cálculos teóricos previamente efetuados.
1.2 Etapa1
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 um empurrão, um corpo. No caso do acelerador LHC, os prótons no seu interior estão sujeitos a uma força elétrica.
1.2.1 Forças que atuam sobre o próton.
Supor um próton que voa no interior do anel de LHC, numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema. 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 o diagrama das forças que atuam sobre o próton.
[pic 2]
Figura 1: As forças que atuam sobre os prótons no interior do anel de LHC.
1.2.2 Calculo de aceleração de cada próton.
Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00N sobre o feixe de prótons. Sabe-se que em média o feixe possui um número total 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 g.[pic 3][pic 4]
Fe=1N
[pic 5]
g, adequando para o sistema internacional (SI), temos:[pic 6]
Kg[pic 7]
a=?
Primeiro vamos calcular a massa total (mt) de prótons que possui em um feixe de luz.
mt=np x mp
mt=x[pic 8][pic 9]
mt=Kg[pic 10]
Obtendo todas as informações, utilizaremos a lei de Newton para achar a sua aceleração:
F=m x a
1=X a[pic 11]
a=[pic 12]
a=[pic 13]
Sendo assim, a aceleração que cada próton adquire e de [pic 14]
1.2.3 Calculo da força elétrica Fe necessária para núcleos de chumbo.
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.
Conforme passo 3 a massa do chumbo (Mc) é:
Mc=mp X 207
Mc=Kg X 207[pic 15]
Mc=[pic 16]
a=[pic 17]
Com os dados acima obtidos, aplicaremos novamente na lei de Newton e obteremos a nossa força:
F=m X a
F= X[pic 18][pic 19]
F=[pic 20]
Dado o obtido é a força necessária para que os núcleos de chumbo adquirissem o mesmo valor da aceleração dos prótons.
1.2.4 Calculo de velocidade no Colisor de Hadrons.
Considerar agora toda a circunferência do acelerador, conforme o esquema abaixo. Assumindo que toda a força magnética Fm é a única que atua como força centrípeta e garante que os prótons permaneçam em trajetória circular, determinar qual o valor da velocidade de cada próton em um instante que a força magnética sobre todos os prótons é Fm = 5,00N, Determinar a que fração da velocidade da luz (c = ) corresponde esse valor de velocidade. [pic 21]
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