Vestibulares Recentes FÍSICA MODERNA – 2014 – 2013

Vestibulares Recentes

FÍSICA MODERNA – 2014 – 2013

01-(AFA-014)

Uma garota de nome Julieta se encontra em uma nave espacial brincando em um balanço que oscila com período constante igual a To, medido no interior da nave, como mostra a figura abaixo.

A nave de Julieta passa paralelamente com velocidade 0,5 c, em que c é a velocidade da luz, por uma plataforma espacial, em relação à qual, o astronauta Romeu se encontra parado.

Durante essa passagem, Romeu mede o período de oscilação do balanço como sendo T e o comprimento da nave, na direção do movimento, como sendo L.

Nessas condições, o período T, medido por Romeu, e o comprimento da nave, medido por Julieta, são respectivamente

02-(AFA-014)

Para a construção de uma célula fotoelétrica, que será utilizada na abertura e fechamento automático

de uma porta, um pesquisador dispõe de quatro metais, cujas funções trabalho (ω) estão listadas na tabela abaixo.

Sendo que essa célula deverá ser projetada para funcionar com luz visível, poderá(ão) ser usado(s) somente o(s) metal(is)

Dados:

H=4,1.10-15 eV.s

Diagrama do espectro visível

03-(UFSC-SC-014)

As ondas eletromagnéticas, como a luz e as ondas de rádio, têm um “sério problema de identidade”. Em algumas situações apresentam-se como onda, em outras, apresentam-se como partícula, como no efeito fotoelétrico, em que são chamadas de fótons. Isto é o que chamamos de dualidade onda-partícula, uma das peculiaridades que encontramos no universo da Física e que nos leva à seguinte pergunta: “Afinal, a luz é onda ou partícula?”. O mesmo acontece com um feixe de elétrons, que pode se comportar ora como onda, ora como partícula.

Com base no que foi exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Um feixe de elétrons incide sobre um obstáculo que possui duas fendas, atingindo um anteparo e formando a imagem apresentada na figura acima. A imagem indica que um feixe de elétrons possui um comportamento ondulatório, o que leva a concluir que a matéria também possui um caráter dualístico.

02. O fenômeno da difração só fica evidente quando o comprimento de onda é da ordem de grandeza da abertura da fenda.

04. O físico francês Louis de Broglie apresentou uma teoria ousada, baseada na seguinte hipótese: “se fótons apresentam características de onda e partícula […], se elétrons são partículas mas também apresentam características ondulatórias, talvez todas as formas de matéria tenham características duais de onda e partícula”.

08. Admitindo que a massa do elétron seja 9,1.10-31 kg e que viaja com uma velocidade de 3.106 m/s, o comprimento de onda de De Broglie para o elétron em questão é 2,4.10-12 m.

16. Após a onda passar pela fenda dupla, as frentes de ondas geradas em cada fenda sofrem o fenômeno de interferência, que pode ser construtiva ou destrutiva. Desta forma, fica evidente o princípio de dependência de propagação de uma onda.

32. Christian Huygens, físico holandês, foi o primeiro a discutir o caráter dualístico da luz e, para tanto, propôs o experimento de fenda dupla

Efeito fotoelétrico

57-(UFSC-SC-013)

Em um experimento semelhante aos realizados por Hertz, esquematizado na figura abaixo, um

estudante de Física obteve o seguinte gráfico da energia cinética (E) máxima dos elétrons ejetados de uma amostra de potássio em função da frequência (f) da luz incidente.

Com base nas características do fenômeno observado e no gráfico, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. O valor da constante de Planck obtida a partir do gráfico é de aproximadamente 4,43.10-15 eVs.

02. A função trabalho do potássio é maior que 2,17 eV.

04. Para frequências menores que 5,0.1014 Hz, os elétrons não são ejetados do potássio.

08. O potencial de corte para uma luz incidente de 6,0.1014 Hz é de aproximadamente 0,44 eV.

16. Materiais que possuam curvas de E (em eV) em função de f (em Hz) paralelas e à direita da apresentada no gráfico possuem função trabalho maior que a do potássio.

32. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos na frequência de 6,5.1014 Hz pode ser aumentada, aumentando-se a intensidade da luz incidente.

58-(UEM-PR-013)

Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.

01) O princípio da constância da velocidade da luz estabelece que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para todos os observadores, qualquer que seja seu movimento ou o movimento da fonte de luz.

02) O princípio da incerteza de Heisenberg estabelece que quanto maior a precisão na determinação da posição de um corpo, menor é a precisão na determinação da velocidade desse corpo.

04) No modelo atômico de Bohr, os elétrons descrevem órbitas elípticas em torno do núcleo atômico, com energias diretamente proporcionais à distância desses elétrons ao centro do núcleo atômico.

08) Quando radiação ultravioleta incide sobre a superfície polida de um metal de transição, elétrons podem ser arrancados dessa superfície em resposta ao efeito Compton relativo à interação dessa radiação com os elétrons de valência do metal.

16) A radioatividade consiste na emissão de partículas e radiações eletromagnéticas por núcleos atômicos instáveis que, após a emissão, transformam-se em núcleos mais estáveis.

59-(AFA-013)

O elétron do átomo de hidrogênio, ao passar do primeiro estado estacionário excitado,  n = 2, para o estado fundamental, n = 1, emite um fóton. 

Tendo em vista o diagrama da figura abaixo, que apresenta, de maneira aproximada, os comprimentos de onda  das diversas radiações, componentes do espectro eletromagnético, pode-se concluir que o comprimento de onda desse fóton emitido corresponde a uma radiação na região do(s)

a) raios gama       b) raios X                              c) infravermelho                                 d) ultravioleta

Estrutura atômica – átomo de Bohr

48-(UFRN-RN-013)

O Sol irradia energia para o espaço sideral. Essa energia tem origem na sua autocontração gravitacional.

Nesse processo, os íons de hidrogênio (prótons) contidos no seu interior adquirem  velocidades muito altas, o que os leva a atingirem temperaturas da ordem de milhões de graus.

Com isso, têm início reações exotérmicas de fusão nuclear, nas quais núcleos de hidrogênio são fundidos, gerando núcleos de He (Hélio) e propiciando a produção da radiação, que é emitida para o espaço. Parte dessa radiação atinge a Terra e é a principal fonte de toda a energia que utilizamos.

Nesse contexto, a sequência de formas de energias que culmina com a emissão da radiação solar que atinge a terra é

49-(UNIMONTES-MG-013)

Considere o parágrafo abaixo.

A grande fonte de energia que abastece o nosso planeta é o Sol. Sem ele, muito provavelmente a

vida na Terra não existiria. Por muito tempo, cientistas e pensadores foram curiosos a respeito da origem da energia irradiada pelo Sol. Com a unificação entre o eletromagnetismo e a ótica, no final do século XIX, e, posteriormente, com o surgimento da Física Moderna e das teorias sobre evolução estelar, é que foi possível encontrar muitas explicações. Sabe-se hoje que a energia irradiada provém de processos de ………………….. que ocorrem no interior do Sol, envolvendo núcleos  de isótopos leves. Sabe-se também que a radiação luminosa emitida por ele (em várias faixas do espectro eletromagnético) é composta de …………….., que apresentam um comportamento dual (onda ou partícula) ao interagirem com a matéria.

Assinale a alternativa cujas palavras preenchem corretamente as lacunas do parágrafo acima.

A) fissão nuclear, nêutrons.        

B) combustão, elétrons.          

C) fotossíntese, pósitrons.        

D) fusão nuclear, fótons.

Introdução à Teoria da Relatividade

49-(PUC-RS-013)

INSTRUÇÃO: Resolver a questão 49 com base no texto e nas afirmativas.

No Instituto do Cérebro da PUCRS, isótopos radioativos que emitem pósitrons são utilizados para

mapear as funções cerebrais.

O pósitron é a antipartícula do elétron. Elétrons e pó­sitrons são partículas que têm massas iguais e cargas elétricas de módulo também igual, mas com sinais con­trários: o elétron é negativo e o pósitron é positivo. Essas partículas constituem o que é conhecido como um par matéria e antimatéria, as quais se aniquilam quando se encontram, gerando dois fótons gama. Se, no instante da aniquilação, o par estiver com velocidade desprezível em relação à da luz, os fótons terão energias iguais e, por conservação de momento linear, serão emitidos na mesma direção, porém em sentidos contrários. Neste caso, a energia desses fótons é dada pela relação E = mc2, onde m é a massa da partícula e c=3,0.108m/s é a velocidade da luz no vácuo.

Num exame médico denominado Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET – Positron Emission Tomo­graphy), esses fótons, os quais têm a mesma direção, mas sentidos contrários, são rastreados e permitem a formação da imagem do cérebro. Num exame típico, a aniquilação de pósitrons e elétrons resulta numa perda de massa total de 2,0.10-26kg a cada segundo.

Em relação ao processo de aniquilação descrito acima, afirma-se:

I. A energia emitida na forma de fótons a cada segun­do, devida à aniquilação dos pósitrons e elétrons, é 1,8.10-9J.

II. Ocorre conservação da energia, já que a energia associada à massa do par elétron-pósitron se trans­forma inteiramente na energia dos fótons.

III. Não ocorre conservação da carga, já que a carga elétrica do par elétron-pósitron não é nula, enquanto a carga elétrica dos fótons o é.

Está / Estão correta(s) a(s) afirmativa(s)

A) I, apenas.                 

B) II, apenas.                   

C) III, apenas.               

D) I e II, apenas.                    

E) I, II e III.

50-(UNICAMP-SP-013)

O prêmio Nobel de Física de 2011 foi concedido a três astrônomos que verificaram a expansão

acelerada do universo a partir da observação de supernovas distantes. A velocidade da luz é c=3.108m/s.

a) Observações anteriores sobre a expansão do universo mostraram uma relação direta entre a velocidade v de afastamento de uma galáxia e a distância r em que ela se encontra da Terra, dada por v=H.r , em que H=2,3.10-18 s-1 é a constante de Hubble.

Em muitos casos, a velocidade v da galáxia pode ser obtida pela expressão v=c.∆λ/λo, em que λo é o comprimento de onda da luz emitida e ∆λ é o deslocamento Doppler da luz. Considerando ambas as expressões acima, calcule a que distância da Terra se encontra uma galáxia, se ∆λ=0,092λo.

b) Uma supernova, ao explodir, libera para o espaço massa em forma de energia, de acordo com a expressão E=mc2 de qual valor, em kg?

 

Confira as resoluções comentadas