Atividade prática supervisionada (ATPS) de fisica II: engenharia elétrica

1,67x10^-12 CAMPUS UNIBAN - ABC

ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA (ATPS)

DE FISICA II

ETAPA 1 e 2

CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA 3º SEMESTRE

Autores:

Alexandre Meloni Alegria

Anderson Ferreira dos Santos

Felipe Carraro

Ramon Feitosa Santos

Waldemir dos Santos

RA: 5827172965

RA: 5871188592

RA: 5816155922

RA: 5656958365

RA: 1299185099

ARTIGO APRESENTADO AO PROFESSOR: RONE

DISCIPLINA: FISICA II

SÃO BERNARDO DO CAMPO, 03 DE ABRIL DE 2013

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.

Fm

Fe

Fg

PASSO 2

Supondo que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabe-se

que em média o feixe possui um número total n = 1x10 15 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 = 1,67x10 -24 g.

Atenção: Desprezar a força gravitacional e a força magnética.

Fe1 = 1N, n=1x1015, mp = 1,67x10-24g, a1 = ?

Mp = n.mp

Mp = 1x1015 . 1,67x10-24

Mp = 1,67x10-9g

Fe1 = Mp.a1

a1 = Fe1/Mp

a1 = 1/1,67x10-9

a1 = 1/1,67x101-(-9)

a1 = 0,60x1010

a1 = 6,0x109

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 Fep

necessária, para que os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.

Fe1 = Mp.a1 = 1N

Fep = 207.1N

Fep = 207N

SÃO BERNARDO DO CAMPO, 03 DE ABRIL DE 2013

PASSO 4

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

Assumindo que 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 = 5,00 N.

Determinar a que fração da velocidade da luz (c = 3,00 x 10 8 m/s) corresponde esse valor

de velocidade.

V

Fm = 5N

V=?

Fm

Mp = 1,67x10-9g

ac = V² / r

c = 3x108m/s

α=V/c

Fm = Mp.V² / r

V² = Fm.r / Mp

V² = 5.(4,3x10³) / 1,67x10-9

V² = 2,15x104 / 1,67x10-9

V² = 1,29x1013

V = √1,29x1013

V = 3,59x106

α = 3,59x106 / 3x108

α = 0,012

Elaborar um texto, contendo os 4 passos, este deverá ser escrito obedecendo às regras de

formatação descritas no item padronização e entregar ao professor responsável em uma

data previamente definida.

O Large Hadron Collider (LHC), o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo

é um verdadeiro desafio para físicos e engenheiros garantirem o seu funcionamento.

Nos últimos quatro passos de nossa atividade, utilizamos o conhecimento da segunda lei de

Newton, também conhecida como principio da dinâmica; para realizar os cálculos e obter os

resultados necessários para atender os desafios propostos na nossa atividade.

Ao observarmos o comportamento das forças no LHC, descrevemos no primeiro passo o

emprego da força magnética necessário para compensar a força da gravidade. E o emprego

da força elétrica, no diagrama estas forças estão atuando nos prótons.