Resolução Comentada – Vestibulares Recentes FÍSICA MODERNA – 2014 – 2013
Resolução Comentada – Vestibulares Recentes
FÍSICA MODERNA – 2014 – 2013
01-
Dilatação do tempo:
To – período (tempo que o balanço demora para efetuar um “vai e vem” completo medido no interior da nave) — T – período do balanço medido por Romeu na plataforma espacial — T=To/√1 – V2/c2)= To/√1 – (0,5)2c2/c2)= To/√1 – 0,25)=To/√( 1 – 1/4) — T=To/√3/4=To/√3/2 — T=2To/√3 =2To√3/√3. √3 — T=2To√3/3=(2√3/3).To
Dilatação do comprimento L da nave para Julieta:
Lo=L/√1 – V2/c2)= L/√1 – (0,5)2c2/c2)= L/√1 – 0,25)=L/√( 1 – 1/4) — Lo=L/√3/4=L/√3/2 — Lo=2L/√3 =2L√3/√3. √3 — Lo=2L√3/3=(2√3/3).L
R- A
02- A energia mínima para extrair um elétron da placa metálica é denominada função trabalho e está relacionada com o tipo de metal utilizado. Se a energia do fóton que incide (h.f) for maior que a função trabalho (W) a energia em excesso será energia cinética (Ec), de modo que — W=h.f – Ec — denominada equação fotoelétrica de Einstein..
Observe na teoria acima que a frequência mínima para extração dos elétrons do metal é fornecida por fo=W/h — pelo gráfico, os valores máximo e mínimo para as frequências no espectro visível são:
Fvioleta = 7,50.1014 Hz e fvermelho=4,00.1014Hz que, substituídos na expressão fo=W/h fornecem — violeta — 7.50.1014=Wvioleta/ 4,1.10-15 — Wvioleta=30,75.10-1=3,075eV — vermelha — 4,00.1014=Wvermelha/4,1.10-15 —Wvermelha=16,4.10-1=1,64eV — observe na tabela fornecida que o sódio é o único metal cuja W está compreendido entre esses dois valores — R- B.
03- 01. Correta.
02- Correta — As ondas são fortemente difratadas quando o comprimento de onda tem aproximadamente o mesmo tamanho da abertura da fenda (figura 2) ou do tamanho do obstáculo (figura 1).
Figura 1
figura 2
Observe na figura da esquerda que a difração é menos acentuada que na direita.
04. Correta.
08. Falsa — λ=h/mV=6,63.10-34/9,1.10-31.3.106=6,63.10-34/27,3.10-25 — λ=2,4.10-10 m.
16. Falsa.
32. Falsa — Foi Thomas Young quem realizou o experimento da dupla fenda.
Soma (01 + 02 + 04)=07
Efeito fotoelétrico
57- 01. Correta — A figura abaixo mostra o gráfico da energia cinética do elétron extraído em função da frequência da radiação (fóton, cor) incidente, para uma mesma placa metálica (célula fotoelétrica).
fo é a freqüência mínima (frequência de corte) necessária para produzir o efeito fotoelétrico. Se f=fo o elétron é liberado, mas sua energia cinética é nula. Para frequências inferiores a fo o fenômeno não ocorre.
Porém, para valores superiores a fo, o número de elétrons arrancados é diretamente proporcional à intensidade da radiação eletromagnética incidente, ou seja, aumentando a intensidade da radiação (frequência, cor) incidente no metal, aumenta-se o nível energético dos fótons incidentes, aumentando assim número de elétrons arrancados.
A energia mínima para que ocorra o efeito fotoelétrico corresponde ao ponto onde a curva intercepta o eixo y — W≈2,14eV — a frequência mínima para que o efeito fotoelétrico ocorra ocorre no ponto onde a curva intercepta o eixo x — f=5,0.1014Hz — W=h.f — 2,14=h.5.1014 — h≈0,428.10-14 ≈ 4,28.10-15eVs.
02. Correta — a energia mínima para extrair um elétron da placa metálica é denominada função trabalho e está relacionada com o tipo de metal utilizado — utilizando o valor 4,28.10-15 eVs da alternativa 01 para constante de Planck, e sendo a frequência de corte fornecida pelo gráfico f=5.1014 Hz — E = h . f=4,28.10-15.5.1014 — E≈2,14eV.
E = 4,43 . 10–15 . 5 . 1014 Hz
E = 2,215 eV
04. Correta — fo=5.104Hz é a frequência mínima (de corte) a partir da qual os elétrons são extraídos do potássio, adquirindo velocidade e consequentemente energia cinética.
08. Falsa — para f=6.1014 Hz e h=4,28.10-15eVs — E=h.f= 4,28.10-15.6.1014=2,528 eV.
16. Correta — observe no gráfico que, para a mesma placa (mesmo fo), à medida que a freqüência (cor, nível energético) da radiação incidente aumenta, a energia cinética dos elétrons emitidos também aumenta — portanto, quanto mais para a direita a curva cortar o eixo x, maior será a função trabalho.
32. Falsa — aumentando a intensidade da radiação (freqüência, cor) incidente no metal, aumenta-se o nível energético dos fótons incidentes, aumentando assim número de elétrons arrancados — para aumentar a energia cinética de cada elétron você deve aumentar a frequência.
R- ((01 + 02 + 04 +16)=23.
58- 01. Correta.
02. Correta.
04. Falsa — Leis de Bohr — Primeira Lei: os elétrons podem girar em órbita somente a determinadas distâncias permitidas do núcleo — Segunda Lei: um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.
08- Falsa.
16- Correta.
R- (01, 02, 16).
59- A expressão da energia de um nível n (em elétron-volt) é — En= – 13,6/n2 — primeiro estado estacionário n=1 — E1= – 13,6/12 — E1= – 13,6 eV — segundo estado estacionário — E2= – 13,6/22 — E2= – 3,4 eV — energia do fóton emitido (liberada nesse decaimento) — Efóton=E2 – E1= – 3,4 – (- 13,6) — Efóton= 10,2 eV — mas Efóton=h.f (I) e V=c=λ.f — f=c/λ (II) — (II) em (I) — Efóton=h.c/λ — 10,2 = 4,1.10-15.3.108/λ — λ = 12,3.10-7/10,2 — Λ = 1,2.10-7 m — observe na figura fornecida pelo enunciado que esse fóton está na faixa do ultra-violeta — R- D.
Estrutura atômica – átomo de Bohr
48- Autocontração gravitacional (potencial gravitacional) — nesse processo, os íons de hidrogênio (prótons) contidos no seu interior adquirem velocidades muito altas (energia cinética) — o que os leva a atingirem temperaturas da ordem de milhões de graus (energia térmica) — 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 (energia de massa) — parte dessa radiação atinge a Terra (sob forma de radiação eletromagnética) e é a principal fonte de toda a energia que utilizamos — R- D.
49- R- D. Veja fisicaevestibular.com.br – Física moderna
Introdução à Teoria da Relatividade
49- Como na teoria da relatividade a massa relativística está associada com a velocidade, essa relação faz com que a teoria relativística implique também com a energia — Einstein contribuiu na sua Teoria Especial da Relatividade com a famosa expressão matemática:
Onde E é a energia própria do corpo e a energia emitida na forma de fótons pode ser determinada por essa equação — E=m.c2=2.10-26.(3.108)2=2.10-26.9.1016 — E=18.10-10J=1,8.10-9J — essa energia devida à aniquilação dos pósitrons e elétrons, é totalmente transformada na energia dos fótons, ocorrendo a conservação de energia — R- D.
50- Numa explosão de supernova foram liberados 3,24.1048 J , de forma que sua massa foi reduzida para mfinal=4.1030kg. Qual era a massa da estrela antes da explosão?
a) De acordo com o enunciado são dados — c=3.108m/s — ∆λ=0,0092λo — substituindo em expressão fornecida — v=c.∆λ/λo — v=3.108.0,092.λo/λo=0,276.1018m/s — V=2,76.107m/s — o valor da constante de Hubble também é fornecido — H=2,3.10-18s-1 — v=H.r — 2,76.107 = 2,3.10-18.r — r=2,76.107/2,3.10-18 — r=1,2.1025m (distância da Terra até a galáxia)
b) Dados — E=3,24.1048J — c=3.108m/s — massa liberada em forma de energia (massa transformada) — mt=?
E=mt.c2 — 3,24.1048=mt.(3.108)2 — mt=3,24.1048/9.1016 — mt=0,36.1032kg — mt=36.1030kg — mfinal= minicial -mt — dado — mfinal=4.1030kg — 36.1030 = minicial – 4.1030 — minicial=40.1030kg — minicial=4,0.1031kg.