Início » 3º ano do Ensino Médio » Física » Eletrodinâmica » Aceleradores de partículas são ambientes onde partículas eletricamente carregadas são mantidas em movimento, como as cargas elétricas em um condutor. No Laboratório Europeu de Física de Partículas – CERN, está localizado o mais potente acelerador em operação no mundo. Considere as seguintes informações para compreender seu funcionamento: • os prótons são acelerados em grupos de cerca de 3000 pacotes, que constituem o feixe do acelerador; • esses pacotes são mantidos em movimento no interior e ao longo de um anel de cerca de 30 km de comprimento; • cada pacote contém, aproximadamente, 1011 prótons que se deslocam com velocidades próximas à da luz no vácuo; • a carga do próton é igual a 1,6× 10 -19 C e a velocidade da luz no vácuo é igual a 3×108 m×s-1. Nessas condições, o feixe do CERN equivale a uma corrente elétrica, em ampères, da ordem de grandeza de:

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Aceleradores de partículas são ambientes onde partículas eletricamente carregadas são mantidas em movimento, como as cargas elétricas em um condutor. No Laboratório Europeu de Física de Partículas – CERN, está localizado o mais potente acelerador em operação no mundo. Considere as seguintes informações para compreender seu funcionamento: • os prótons são acelerados em grupos de cerca de 3000 pacotes, que constituem o feixe do acelerador; • esses pacotes são mantidos em movimento no interior e ao longo de um anel de cerca de 30 km de comprimento; • cada pacote contém, aproximadamente, 1011 prótons que se deslocam com velocidades próximas à da luz no vácuo; • a carga do próton é igual a 1,6× 10 -19 C e a velocidade da luz no vácuo é igual a 3×108 m×s-1. Nessas condições, o feixe do CERN equivale a uma corrente elétrica, em ampères, da ordem de grandeza de:

A) 10⁰
B) 10²
C) 10⁴
D) 10⁶

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Resposta:

A alternativa correta é letra A

Antes de resolvermos o exercício, uma pequena correção no enunciado, o número de prótons por pacote é 10¹¹. E como são 3000 pacotes, temos que o número total de prótons são 3000*10¹¹ = 3 x 10¹⁴.
Para calcular a corrente elétrica com os dados do enunciado, precisamos descobrir a carga total em um experimento típico desse. Para isso vamos usar a fórmula:

Q = n*q

Onde Q é carga total, n é o número de prótons e q é a carga de cada próton, o que nos leva a:
Q = (3 x 10¹⁴)(1,6 x 10^-19 C) = 4,8 x 10^-5C

Agora, precisamos calcular o tempo que essas partículas levam para percorrer toda a extensão do anel:

v = d/t => t = d/v
t = (3 x 10⁴ m)/(3 x 10⁸ m/s) = 10^-4 s

E agora, basta usar a fórmula:

i = ΔQ/ Δt = ( 4,8 x 10^-5C)/( 10^-4 s) = 4,8 x 10^-1 A = 0,48 A.

O que nos leva a resposta de aproximadamente 1 A (10⁰)

Alternativa A)

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Resposta:

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