Atps Fisica 2 CompletA

Etapa 1

1º Passo

Diagrama

Passo 2

Suponha que seja aplicada uma força elétrica Fe = 1,00 N sobre o feixe de prótons. Sabe-seque em média o feixe possui um número total n = 1×1015 prótons. Se essa força elétrica éresponsável por acelerar todos os prótons, qual é a aceleração que cada próton adquire,sabendo-se que sua massa é mp = 1,67 × 10-24 g.

Atenção: Despreze a força gravitacional e a força magnética.

Fórmula: F=m.

Definições:

Fe=1N np=1.1015prótons Mp=1,67.10-24g=>1,67.10-27Kg a=

Resolução:1=1,67.10-27x1.1015x aa=11,67.10-12Resposta: a=5,99.1011 m/s²

Passo 3

Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que possuem uma massa 207vezes maior que a massa dos prótons, determine qual seria a força elétrica Fe necessária, paraque os núcleos adquirissem o mesmo valor de aceleração dos prótons.

Fórmula: Fe=m.a

Resolução:Fe=207x1,67.10-27x1.1015x5,99.1011

Resposta: Fe=2,07068.102N

Passo 4

Considere 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 queos prótons permaneçam em trajetória circular, determine qual o valor da velocidade de cadapróton 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 × 108 m/s) corresponde esse valor de velocidade.

Fórmula: Fcp=m.V²2r

Definições: Fm=5N m=1,67.10-27Kg r=4.300m V=?

Resolução: 5=1,67.10-27x1015xV²2x4300

V²=8600x51,67.10-12 => V²=430001,67.10-12 => V²=25748,5¹² => V=25748,5¹²

Resposta: V=160,46. 106 m/s

2ª ETAPA

Passo 1

Determinequal é a força de atrito FA total que o ar que o cientista deixou no tubo aplicasobre os prótons do feixe, sabendo que a força elétrica Fe (sobre todos os 1×1015 prótons)continua tendo valor de 1,00 N.

Definições: T= 20ns= 20.10-6s S= 10m

Fórmula: S=So+V.t+ a2.t²

Resolução: 10=0+0t+ax(20.10-6)²2 a=20400.10-12 => a=5.1010 m/s²

Definição: Fe=1N np=1.1015prótons a=5.1010 m/s²

Fórmula: Fe-Fa=m.a

Resolução: Fe-Fa=1,67.10-27x1.1015x5.1010