TRABALHO DE FÍSICA - LHC

FISICA

1.1. Passo 1

Suponha um próton que voa acelerado, pela força elétrica Fe, no interior do anel do LHC,

numa região que o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da

figura 3. Suponha 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, desenhe no esquema o diagrama das

forças que atuam sobre o próton.

Passo:1

1.1.1. Passo 2

Suponha que seja aplicada uma força elétrica Fe 1,00 N sobre o feixe de prótons.

Passo:2

FE = 1N

n = 1.10 PROTONS

MP = 1,67. – 10 g = 1,67 . 10 kg

(n) = m . a

1 = 1,67. 10 . 1.10 a

1 = 1,67. 10 a

1

=a

1,67 . 10

0,599 . 10 = a

A = 5,99. 10 m/s

1.2. Passo 3

1.2.1. Se ao invés de prótons, fossem acelerados núcleos de chumbo, que poss uem uma

massa 207 vezes maior que a massa dos prótons, determine qual seria a força elétrica Fe

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

Passo 3

R = m.a

FE = 207 . 1,67 . 10 . 10 . 5,99 . 10

FE = 2070,68 . 10

FE = 2070,68 = 207,068 n = 2,07068 . 10

10

ATPS FISICA

Leis de Newton:

1.conceito e força, equilíbrio de pontos materiais e dinâmicas de pontos materiais.

Na Etapa 1 mostramos um próton que voa acelerado pela força elétrica (Fe no interior do LI-IC, numa

região do anel em que pode ser aproximado de um tubo retilíneo, onde nessa região o único desvio de

trajetória é a força gravitacional (Fg), e equilibrada a cada instante por uma força magnética (Fm) aplicada

ao próton.

1.1. Passo 1

Suponha um próton que voa acelerado, pela força elétrica Fe, no interior do anel do LHC, numa região que

o anel pode ser aproximado por um tubo retilíneo, conforme o esquema da figura 3. Suponha 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... [continua]

 

• 1 = 1,67. 10 a

1 = a

1,67 . 10

0,599 . 10 = a

A = 5,99. 10 m/s

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

Mc = 207.1,67.10-24 = 3,4569.10-22

a = 5,99.1023m/s

F = 3,4569.10-22 .5,99.10-23

F = 2,07.10-44 N.

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 108 m/s) corresponde esse valor de

velocidade.

Fc = m. v2/R

FM = 5 N

R = m . a

FCP =m . Acp

FCP = MV/2R

5 = 1,67 . 10 . 10 . V

2.4300

5 . 2 . 4300 = V

1

1,67 . 10

V = 25.748,5 . 10

V = 25748,5 . 10

V = 160,46.10 m/s

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 necessário que os cálculos teóricos

 

efetuados pelos físicos sejam aplicados na prática às peças, aos sistemas de 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.

ETAPA