Fisica 2 Etapa 2 E 3

ETAPA 2 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Forças Especiais.

Essa etapa é importante para perceber como a variação na força resultante sobre um

sistema pode alterar as condições do movimento desse sistema.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Ler as seguintes considerações para este e os próximos passos:

Sabe-se que no interior do tubo acelerador é feito vácuo, ou seja, retira-se quase todo o ar

Existente no tubo. Isso é feito para impedir que as partículas do feixe se choquem com as

Partículas. Supor um cientista que se esqueceu de fazer vácuo no tubo acelerador. Ele

Observa que os prótons acelerados a partir do repouso demoraram 20 µs para atravessar uma

Distância de 1 cm.

Determinar qual é a força de atrito FA total que o ar que o cientista deixou no tubo aplica

Sobre os prótons do feixe, sabendo que a força elétrica Fe (sobre todos os 1×1015 prótons)

Continua.

T = 20 ns = 20 x 10 s

S = 10 m

S = So + Vt + At

2

10 = 0 + 0T + At (20. 10)

2

20 = a 400 x 10

2 x 10 = a

40

a = 0,05 x 10 = 5x10 m/s

Fe = 1 n

N = 10 p FA 0 FE

Fr = m x a

Fe-Fa = 1,67 x 10 x 10 x 5 x 10

1 – FA = 8,35 x 10 = 8,35 = 0,0835

100

1 – 0,0835 = FA

FA = 0,92 n

Passo 2 (Equipe)

Quando percebe o erro, o cientista liga as bombas para fazer vácuo. Com isso ele consegue

Garantir que a força de atrito FA seja reduzida para um terço do valor inicial. Nesse caso, qual

É à força de atrito? Determinar qual é a leitura de aceleração que o cientista vê em seu

Equipamento de medição. FA = 0,92/3 = 0,31 n

R = m x a

Fe - Fa = 1,67. 10. 10. a´ 1- 0,31 = 1,67 . 10. a´

0,69 = 1,67. 10. a´ = 0,69 . 10 = 0,41. 10 = 4,1. 10^11 m/s.

Passo 3 (Equipe)

Para compensar seu erro, o cientista aumenta o valor da força elétrica Fe aplicada sobre os

Prótons, garantindo que eles tenham um valor de aceleração igual ao caso sem atrito (passo 2

Da ETAPA 2). Sabendo que ele ainda está na condição em que a força de atrito FA vale um

Terço do atrito inicial, determinar qual é a força elétrica Fe que o cientista precisou aplicar aos

Prótons do feixe.

Fe – Fat= m.a

Fe – 0,33 = 1,67.10^-12.5,98.10^26

Fe=1,67.10^-12.5,98.10^26+0,33

Fe = 9,98.10^^14N

Passo 4 (Equipe)

Adotando o valor encontrado no passo 3, determinar qual é a razão entre a força Fe imposta pelo cientista aos prótons do feixe e a força gravitacional Fg, imposta pelo campo gravitacional.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.

Fe/fg= 9,98.10^14/Fg = 9,988.10^14/(1,67.10^-12.9,8)

= Fe/Fg = 9,98.10^14/1,67.10^-12.9,8 = 6,05.10^25

A FORÇA ELÉTRICA É MUITO MAIOR QUE A MASSA, CONSIDERAÇÕES FINAIS.

Com dimensões gigantescas e temperaturas extremas, operar o LHC é um desafio para físicos e engenheiros. Para que as partículas circulem através do anel obtendo a energia desejada, é nde controle e sistemas de refrigeração desenvolvidos pelos engenheiros.

Além disso, o LHC acelera as partículas do feixe a velocidades extremamente altas, que podem chegar a 99,99% da velocidade da luz. Sob tais velocidades, o sistema LHC deve ser estudado sob o ponto de vista relativístico (Teoria da Relatividade, proposta por Einstein em 1905). Porém, para cumprir nosso objetivo didático, vamos assumir que os cálculos podem ser realizados usando a mecânica clássica (Leis de Newton, desenvolvidas em 1687), que é uma boa aproximação até certo limite de velocidades do feixe de partículas.

Conclusão

Conclui-se que nesta ATPS foi possível aplicar conhecimentos matemáticos e instrumentais à Engenharia, verificamos também a grandeza fundamental da Força Magnética, Força Elétrica e Força Gravitacional, estudamos e aplicamos os conceitos da segunda Lei de Newton esses assuntos nos ajudam a entender que em casos reais a força resultante não é apenas mecânica, como um puxão ou empurrão, um corpo. Neste caso do acelerador LHC, os prótons no seu interior estão sujeitos a uma força elétrica.

Bibliografia:

http://home.web.cern.ch/about/accelerators/large-hadron-collider

http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,,MUL753907-5603,00-MAIOR+ACELERADOR+DE+PARTICULAS+DO+MUNDO+COMECA+A+OPERAR.html

http://www.publico.pt/ciencia/noticia/maior-acelerador-de-particulas-do-mundo-vai-fechar-para-obras-1584330

http://revistapesquisa.fapesp.br/2013/03/22/pesquisadores-procuram-sinais-de-uma-nova-fisica/ecessário