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CAPÍTULO I
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 força magnética Fm aplicada ao próton. Nessas condições, desenhe no esquema o diagrama das forças que atuam sobre o próton.
Passo:
1... Passo 2 Suponha que seja aplicada uma força elétrica Fe 1,00 N sobre o feixe de prótons.
Passo:
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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
5 = 1,67. 10. 10. V
5. 2. 4300 = V
1 1,67. 10
V = 25.748,5. 10
V = 25748,5. 10
V = 160,46.10 m/s V = 1,6046.10 m/s
1.2.3. Figura 2: Detector ATLAS no LHC.
Observe a dimensão do cientista comparada à dimensão do detector, que possui 46m de comprimento, 25m de altura, 25m de largura e um peso de 7000 toneladas. O detector ATLAS é o maior detector volumétrico de partículas já construído.
Fonte:(viveraciencia.wordpress.com)
O maior acelerador do mundo
O Grande Colísor de Hádrons (em inglês: Large Hadron Collider – LHC) no CERN (Organização Européia para Pesquisas Nuclear), é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. Ele está situado em Genebra, cortando a fronteira entre a Suíça e a França: dois feixes de prótons colidiram a 7 trilhões de elétrons – volt no grande Colisór de Hádrons conforme anunciado por cientistas após a quebra de recorde de mais energia atingida por uma máquina do tipo.
O acontecimento marca uma nova era de pesquisas para os físicos que a partir do experiência puderam estudar melhor fenômenos e partículas até então hipotéticos. [ ... O Grande Colisor de Hádrons (em inglês: Large Hadron Collider – LHC) no CERN (Organização Européia para Pesquisas Nuclear). (http:// fotos.portalcab.comcab.com Fotos de dentro do LHC))...]
CAPÍTULO Il
Forças Especiais: força gravitacional e força de atrito
Lei da Gravitação Universal
A relação entre as massas e a força gravitacional foi descoberta pelo físico inglês Isaac Newton (1642 – 1727) no século 17. Newton também observou que a força gravitacional está relacionada com a distância que separa os corpos de maneira inversamente proporcional, ou seja, quanto maior a distância entre os corpos, menor será força entre eles. Esta etapa é importante para que você perceba como a variação na força resultante sobre um sistema pode alterar as condições do movimento desse sistema. Além disso, um novo tipo de força de atrito é explorado, o atrito com o ar, que em
20 = a 400. 10
- 10 = a 40
a = 0,05. 10 = 5.10 m/s 10 Fe = 1 n
N = 10 p FA 0 FE Fr = m. a
Fe -FA = 1,67. 10. 10. 5. 10
1 – FA = 8,35. 10 = 8,35 = 0,
1 – 0,0835 = FA
FA = 0,92 n
2.1.2. Passo 2 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, determine qual é a leitura de aceleração que o cientista vê em seu equipamento de medição. Passo:
FA = 0,92 = 0,31 n 3 R = m. a
Fe - Fa = 1,67. 10. 10. a´ 1 - 0,31 = 1,67. 10. a´ 0,69 = 1,67. 10. a´
a´ = 0,69. 10 = 0,41. 10 = 4,1. 10 m/s 1,
2.1.3. Passo 3 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 1). Sabendo que ele ainda está na condição em que a força de atrito FA vale um terço do atrito inicial, determine qual é a força elétrica Fe que o cientista precisou aplicar aos prótons do feixe. Passo: R = m.a Fa 2 0 Fe Fe= 1n 1 = F´e - F´a 1 = F´e - 0, F´e = 1,31 n
2.1.4. Passo 4 Adotando o valor encontrado no passo 3, determine qual é a razão entre a força Fe imposta pelo cientista aos prótons do feixe e a força gravitacional Fg, imposta pelo campo gravitacional da Terra aos mesmos prótons. Comente o resultado.
Passo:
Fe 1,31 = 1,
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.
