Question

QUESTÃO 30Com o objetivo de criar novas partículas, a partir de colisões entreprótons, foi desenvolvido, no CERN (Centro Europeu de PesquisasNucleares), um grande acelerador (LHC). Nele, através de umconjunto de ímãs, feixes de prótons são mantidos em órbitacircular, com velocidades muito próximas à velocidade c da luz novácuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos formam umacircunferência de 27 km de comprimento, onde é feito vácuo. Osprótons repassam inúmeras vezes por cada ponto de sua órbita,estabelecendo, dessa forma, uma corrente elétrica de 0,53 A nointerior dos tubos. Analisando a operação desse sistema, estime onúmero N de prótons em cada um desses feixes.Dados: carga elementar: 1,6 ⋅ 10-19C.Velocidade da luz no vácuo: ܿ ൌ 3 ⋅ 10଼m/s.a) N = 2,0 ⋅ 1014b) N = 2,7 ⋅ 1014c) N = 3,0 ⋅ 1014d) N = 3,6 ⋅ 1014e) N = 5,3 ⋅ 1014

Answer 1

Passam 2,98*10^(14) prótons em cada feixe. Letra c).

Primeiramente vamos encontrar o tempo que cada próton leva para percorrer todo o anel do LHC:

v = d/t

300000 = 27/t

t = 27/300000 = 0,00009 s

Agora, podemos aplicar a fórmula da corrente elétrica:

I = Q/t

0,53 = Q/0,00009

Q = 0,53*0,00009 = 0,0000477 C

E, pela teoria, vamos utilizar a fórmula para a quantidade de carga em N prótons:

Q = N*e

0,0000477 = N*0,00000000000000000016

N = 2,98*10^(14) prótons

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