terça-feira, 16 de dezembro de 2014

Rifle de Gaus - Acelerador magnético linear.


Por: Elisiane C. O. Albrecht

Rifle de Gauss- “Acelerador de Partículas” Magnético.

O funcionamento de um acelerador de partículas pode ser demonstrado através de um experimento simples. O Rifle de Gauss é constituído de forma linear, montado sobre uma bancada reta, com um trilho no qual se tem ímãs fortes, onde as bolinhas de metal se movimentam, com isso é possível aplicar campo magnético dando uma energia mecânica às bolinhas. Estas são dispostas sobre o trilho à frente dos ímãs de tal forma que durante o movimento das primeiras, as próximas sejam “aceleradas”.

Figura 1: Representação Gráfica do Acelerador de partícula linear. Fonte: Science.


Com este dispositivo podemos perceber uma reação magnética em cadeia que causa o aumento da energia cinética do sistema. Para realizar a experiência é necessário colocar, no mínimo, duas bolinhas à frente de cada ímã, armando assim o também conhecido Rifle de Gauss. Para ocorrer o disparo é essencial que se empurre uma esfera do lado contrario ao que se encontram as outras. Assim, essa adquirirá uma energia cinética através do empurrão, que podemos adotar como inicial. Quando o projétil (a bolinha) se aproximar do ímã ele sofrerá uma interação com seu campo magnético aumentando sua energia cinética, ou seja, sua velocidade aumentará, quando esse colidir com o anteparo (ímã) ele transferirá sua energia cinética às esferas que estão à sua frente. A segunda bolinha (mais afastada do ímã) é disparada e continua o ciclo. Com isso, as próximas bolinhas sairão com maior velocidade e, em consequência, a última bolinha irá se mover com uma velocidade relativamente maior do que a da primeira que foi empurrada em direção ao primeiro ímã.

Figura 2: Experimento rifle de Gauss. Fonte: SCI-Toys.



Se imaginarmos que o sistema é ideal, ou seja, considerando que todas as bolas possuam o mesmo diâmetro, que os ímãs tenham o mesmo tamanho e mesma magnetização, que o trilho não exerça atrito sobre as esferas e que as colisões sejam elásticas (a energia cinética e o momento linear se mantem iguais antes e depois da colisão) o aumento da energia cinética será linear.

Este experimento possui um análogo no meio microscópico são os aceleradores de partículas. Existem diversos laboratórios com este tipo de tecnologia espalhados pelo mundo. A diferença primordial é que ao invés de se usarem esferas metálicas, empregam-se luz ou pacotes de partículas elementares, tais como prótons, elétrons, nêutrons, fótons e etc. Estas são aceleradas com a interação do campo magnético. Vale ressaltar que não existem apenas aceleradores lineares, há também dispositivos circulares.

O acelerador de partículas mais conhecido é o LHC (Large Hadron Collider - O Grande Colisor de Hádrons) que fica localizado em Genebra, Suíça no CERN. Este é, atualmente, o maior acelerador de partículas do mundo, e tem como um de seus objetivos reproduzir uma situação molecular e micro espacial semelhante o que aconteceu após o inicio do big bang. O Brasil também possui essa tecnologia, o Laboratório Nacional de Luz Sincrotron esta situado na cidade de Campinas, em São Paulo e faz pesquisa em diversas áreas da ciência.

Figura 3: Visão geral do LNLS em Campinas. Fonte: Autor.



PARA SABER MAIS:

Com nosso projeto, Brasil celebra 25 anos de acelerador de partícula. http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2012/05/com-novo-projeto-brasil-celebra-25-anos-de-acelerador-de-particulas.html


REFERENCIAS:

Acelerador linear Magnético. Disponível em:
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/10512/Acelerador_linear_magn%C3%A9tico.pdf?sequence=1. Acesso em outubro de 2014.

Rifle de Gauss- (Acelerador linear Magnético). Disponível em : 
http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=pmd&cod=_pmd2005_0505. Acesso em outubro de 2014.

Dois experimentos do Eletromagnetismo na Mecânica: Movimento de uma haste metálica e Rifle de Gauss. Disponível em :
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2007/PauloF-Newton_RF1.pdf . Acesso em outubro de 2014.


Share:

2 comentários:

  1. queria a aprender a calcular

    ResponderExcluir
  2. fiz o esperimento mas nao to conseguindo provar com a fisica

    ResponderExcluir