Teoria da Relatividade

1) (CEFET-MG) Um observador A está em uma espaçonave que passa perto da Terra afastando-se dela com uma velocidade relativa de 0,995 . c, A espaçonave segue viagem até que o observador A constata que a essa viagem já dura 2,5 anos. Nesse instante, a espaçonave inverte o sentido da sua trajetória e inicia o retorno à Terra, que dura igualmente 2,5 anos, de acordo com o relógio de bordo. Um observador B, na superfície da Terra, envelhece, aproximadamente, entre a partida e o retorno da espaçonave:

a) 50 anos
b) 25 anos
c) 5,0 anos
d) 2,5 anos
e) 0,5 ano

2) (UNISC-RS) Em uma explosão de uma mina de carvão foram utilizadas 1000 toneladas de explosivo trinitrotolueno (TNT), o que equivale a 1 . 10¹² calorias. Qual foi, aproximadamente, a quantidade de massa convertida em energia equivalente essa explosão?
Dados: 1 cal = 4,18 J e c = 3 . 10⁸ m/s.

a) 4,6 . 10^-5 kg
b) 4,6  . 10^-8 kg
c) 1,1 . 10^-5 kg
d) 1,1 . 10^-8 kg
e) 1,1 . 10^-13 kg

3) (UPF-RS) Analise as afirmações sobre tópicos de Física moderna.

I. Um dos postulados da teoria da relatividade especial é o de que as leis da Física são idênticas em relação a qualquer referencial inercial.
II. Um segundo postulado da teoria da relatividade especial é o de que a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal que não depende do movimento da fonte de luz.
III. A Física moderna destaca que, em algumas situações, a luz se comporta como onda e, em outras situações como partícula.

Está correto apenas o que se afirma em:

a) I e II
b) II e III
c) III
d) II
e) I, II e III.

4) (UDESC) A proposição e a consolidação da teoria da relatividade e da teoria da mecânica quântica, componentes teóricos do que se caracteriza atualmente como Física moderna, romperam com vários paradigmas da Física clássica. Baseando-se especificamente em uma das teorias da Física moderna, a relatividade restrita, analise as proposições a seguir.

I. A massa de um corpo varia com a velocidade e tenderá ao infinito quando a sua velocidade se aproximar da velocidade da luz no vácuo.
II. A Teoria da relatividade restrita é complexa e abrangente, pois descreve tanto movimentos retilíneos e uniformes quanto movimentos acelerados.
III. A teoria da relatividade restrita superou a visão clássica da ocupação espacial dos corpos, ao provar que dois corpos, com massa pequenas e velocidade igual à velocidade da luz no vácuo, podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa I é verdadeira.
b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
c) Somente a afirmativa II é verdadeira.
d) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
e) Todas as afirmativas são verdadeiras.

5) (ITA-SP) Um múon de meia vida de 1,5μs é criado a uma altura de 1 km a superfície da Terra devido à colisão de um rio cósmico com um núcleo e desloca-se diretamente para o chão. Qual deve ser a magnitude mínima da velocidade do múon para que ele tenha 50% de probabilidade de chegar ao chão?

a) 6,7  . 10⁷ m/s
b) 1,2  . 10⁸ m/s
c) 1,8  . 10⁸ m/s
d) 2,0  . 10⁸ m/s
e) 2,7  . 10⁸ m/s

6) (UFG-GO)As ideias de Nicolau Copérnico e de Albert Einstein marcaram o pensamento científico de suas respectivas épocas, tornando-os alvo de censura no cenário político. Quais são essas ideias e por que elas motivaram conflitos?

a) Copérnico afirmou que a Terra gira em do Sol em órbitas elípticas, e Einstein mudou os conceitos de espaço-tempo. As ideias de Copérnico eram contrárias aos ensinamentos aristotélicos, e as de Einstein foram questionadas na Alemanha em razão de sua origem étnica.
b) Copérnico afirmou que a Terra gira em torno do Sol em órbitas elípticas, e Einstein propôs a teoria da relatividade. As ideias de Copérnico eram contrárias aos ensinamentos aristotélicos, e as de Einstein foram refutadas por seu apoio à construção da bomba atômica norte-americana.
c) Copérnico afirmou que a Terra gira em do Sol em um ano e em torno do seu eixo em um dia, e Einstein propôs a teoria da relatividade. As ideias de Copérnico eram contrárias ao modelo geocêntrico, enquanto as de Einstein foram contestadas devido ao seu apoio à criação do Estado de Israel.
d) Copérnico propôs o modelo heliocêntrico, e Einstein, a teoria da relatividade. As ideias de Copérnico contrariaram os dogmas da igreja, e as de Einstein foram refutadas por seu apoio à construção da bomba atômica norte-americana.
e) Copérnico propôs o modelo heliocêntrico, e Einstein mudou os conceitos de espaço-tempo. As ideias de Copérnico contrariaram os dogmas da igreja, e as de Einstein foram questionadas na Alemanha em razão de sua origem étnica.

7) (UEPB) Em 1905, Albert Einstein publica a teoria da Relatividade, com a qual, o conceito de energia ganha um novo significado, e esta grandeza passa a ser expressa pela famosa equação de Einstein, que estabeleceu definitivamente a equivalência entre a massa e a energia. tal equivalência talvez seja o resultado mais revolucionário da teoria da relatividade. Ela simplesmente nos diz que massa pode ser convertida em energia e vice-versa. Adotando-se que a velocidade da luz no vácuo vale 3 . 10⁸ m/s, a energia contida em uma massa de 1 grama vale:

a) 9 . 10¹³ J
b) 4,5 . 10¹³ J
c) 9  . 10¹⁶ J
d) 4,5 . 10¹⁶ J
e) 4,5 . 10¹⁹ J

8) (UFES) Os mésons mu  ou múons são partículas instáveis com tempo médio de vida de 2μs. Os múons  são produzidos na alta atmosfera, milhares de quilômetros acima do nível do mar. A velocidade típica desses múons é de 0,998c.

a) Em uma abordagem não relativística, calcule a distância média percorrida pelos múons.
b) Em uma abordagem relativística, sabendo que o fator de Lorentz é γ = 15, calcule a distância média percorrida pelos múons do ponto de vista de um observador em repouso na Terra.
c) Do ponto de vista do múon, explique, usando novamente uma abordagem relativística, como muitos múons podem atingir o nível do mar, apesar de isso ser impossível em uma abordagem não relativística.

9) (UFC-CE) Em relação a um sistema de referência em repouso, dois elétrons movem-se em sentidos opostos, ao longo da mesma reta, com velocidades de módulos iguais a c/2. Determine a velocidade relativa de aproximação entre os elétrons. Em seguida, assinale a alternativa que apresenta corretamente essa velocidade.

a) c / 2
b) 3c / 4
c) 3c / 5
d) 4c / 5
e) c

10) (UEG-GO) Qual das afirmações a seguir é correta para a teoria da relatividade de Einstein?

a) No vácuo, a velocidade da luz depende do movimento da fonte de luz e tem igual valor em todas as direções.
b) Elétrons são expulsos de uma superfície, quando ocorre a incidência de uma radiação eletromagnética (luz).
c) Em determinados fenômenos, a luz apresenta natureza de partícula e, em outros, natureza ondulatória.
d) Na natureza, não podem ocorrer interações de velocidades superiores à velocidade da luz c.

11) (UFCG-PB) U carro viajando com velocidade constante comparável com a da luz possui uma fonte de luz no seu interior, a igual distância dos detectores 1 e 2 localizados em suas extremidades, como mostra a figura.



Num dado instante, a fonte emite um pulso de luz. Os observadores inerciais A e B encontram-se no carro e na superfície da Terra, respectivamente. De acordo com a Teoria Especial da Relatividade, pode-se afirmar, exceto, que:

a) para o observador A, a luz chega simultaneamente aos detectores.
b) para o observador B, a luz não chega simultaneamente aos detectores.
c) para o observador B, a luz chega primeiro ao detector 1.
d) a simultaneidade é um conceito relativo, depende do observador.
e) tanto para o observador A quanto para o observador B, a luz sempre chegará simultaneamente aos detectores.

12)  (Unimontes-MG) E, 1905, Albert Einstein propôs uma teoria física do espaço e do tempo denominada Teoria da Relatividade Especial (ou Restrita), que permitiu a conciliação da mecânica de Newton  e o Eletromagnetismo de Maxwell. A teoria de Einstein apresenta conceitos de tempo e espaço muito diferentes daquelas da Mecânica de Newton e prevê efeitos muito interessantes, como a contração do espaço e a dilatação do tempo. Quando dois eventos (acontecimentos de curta duração) possuem as mesmas coordenadas espaciais, a distância espacila entre eles é nula e, nesse caso, o intervalo de tempo entre eles é denominado intervalo de tempo próprio, representado por Δt0. O intervalo de tempo, Δt, em um referencial em que eventos ocorrem em pontos distintos, é maior que o intervalo de tempo próprio. Esse efeito é denominado dilatação do tempo. Para exemplificar, vamos considerar dosi observadores, um na Terra (em repouso em relação ao solo) e outro numa nave espacial que se move com velocidade de módulo u em relação à Terra, ambos observando uma lâmpada piscar. O observador na Terra mediria o intervalo de tempo próprio, Δt0, entre duas piscadas, e o da nave, um intervalo de tempo Δt, em princípio, diferente. A relação entre os dois intervalos de tempo é dada pela expressão:

em que c é o módulo da velocidade da luz.

Analisando a expressão que relaciona os dois intervalos, se u aumenta, aproximando-se de c, é creto afirmar que:

a)Δt e Δt0 se aproximam de zero.
b) Δt se aproxima de Δt0.
c) Δt fica muito pequeno em relação a Δt0.
d) Δt aumenta em relação a Δt0.

13) (UFV-MG) A figura seguinte mostra um vagão aberto que se move com velocidade de módulo V em relação a um sistema de referência  fixo no solo. Dentro do vagão existe uma lâmpada que emite luz uniformemente em todas as direções. Em relação ao vagão, o módulo da velocidade de propagação da luz é c. Para uma pessoa parada em relação ao solo, na frente do vagão, o módulo da velocidade de propagação da luz emitida pela fonte será:

a) c
b) c + V
c) c - V
d) (c + V)/ (c - V)

14) (UFG-GO) Observe a seguinte sequência de figuras:

Na sequência indicada, estão representadas várias imagens do logo do Núcleo de Seleção da Universidade Estadual de Goiás, cada uma viajando com uma fração da velocidade da luz (c). O fênomeno físico exposto nessa sequência de figuras é explicado:

a) pela ilusão de óptico com lentes.
b) pela lei de proporções múltiplas.
c) pelo efeito Compton da translação.
d) pela teoria da relatividade especial.

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Introdução à Relatividade Especial

Os exercícios 1 e 2 referem-se ao texto a seguir.

A relatividade proposta por Galileu e Newton, na Física Clássica, é reinterpretada pela Teoria da Relatividade Restrita, proposta por Albert Einstein em 1905, que é revolucionária porque mudou as ideias sobre o espaço e o tempo, uma vez que a anterior era aplicada somente a referenciais inerciais. Em 1905, Einstein propôs a Teoria Geral da Relatividade válida para todos os referenciais (inerciais e não inerciais).

1) (UEPB) Acerca do assunto tratado no texto anterior, podemos afirmar:

I. A teoria da Relatividade afirma que a velocidade da luz não depende do sistema de referencia.
II. Para a Teoria da Relatividade, quando o espaço dilata, o tempo contrai, enquanto que, para a física newtoniana, o espaço e o tempo sempre se mantêm absolutos.
III. A Mecânica Clássica e a Teoria da Relatividade não limitam a velocidade que uma partícula pode adquirir.
IV. Na Relatividade de Galileu e Newton, o tempo não depende do referencial em que é medido, ou seja, é absoluto.

Após a análise feita, é(são) correta(s) apenas a(s) proposição(ões):

a) II e III.
b) I e IV.
c) I, II e IV.
d) III.
e) III e IV.

2) (UEPB) Ainda acerca do assunto tratado no texto anterior, resolva a seguinte situação-problema: Considere uma situação fictícia, que se configura como uma exemplificação da relatividade do tempo. Um grupo de astronautas decide viajar numa nave espacial, ficando em missão durante seis anos, medidos no relógio da nave. Quando retornam à Terra, verifica-se que aqui se passaram alguns anos. Considerando que c é a velocidade da luz no vácuo e que a velocidade média da nave é 0,8c, é correto afirmar que, ao retornarem à Terra, se passaram.

a) 20 anos
b) 10 anos
c) 30 anos
d) 12 anos
e) 6 anos

3) (PUC-RS) Da fissão de um núcleo de ²³⁵U, resultam dois ou mais núcleos menores de dois ou três nêutrons. Nesse processo, ocorre a conversão de massa em energia. A relação entre a massa e a energia é dada por ΔE = Δmc². Nessa relação, Δm representa a diferença de massa e o c o valor da velocidade da luz no vácuo, que é 3,0 x 10⁸ m/s. Considerando que na fissão de um determinado núcleo de ²³⁵U a energia liberada seja 2,7 x 10^-11 J, é correto afirmar que:

a) não há diferença entre a massa do núcleo de ²³⁵U e a soma das massas dos produtos da sua fissão.
b) a soma das massas dos produtos da fissão do ²³⁵U é maior que a massa do núcleo de ²³⁵U.
c) a energia liberada na fissão não altera a massa do núcleo de ²³⁵U fissionado.
d) a diferença entre a massa do núcleo de ²³⁵U fissionado e a soma das massas dos produtos da sua fissão é aproximadamente 3,0 x 10^-28 Kg.
e) a diferença entre a massa do núcleo ²³⁵U fissionado e a soma das massas dos produtos da sua fissão é aproximadamente 9,0 x 10^-16 Kg.

4) (FUVEST-SP) A seguinte notícia foi veiculada por estadão.com.br/internacional na terça feira, 5 de abril de 2011.

TÓQUIO - A empresa Tepco informou, nesta terça-feira, que, na água do mar, nas proximidades da usina de Fukushima, foi detectado nível de iodo radioativo cinco milhões de vezes superior ao limite legal, enquanto o césio-137 apresentou índice 1,1 milhão de vezes maior. Uma amostra recolhida no início de segunda-feira, em uma área marinha próxima ao reator 2 de Fukushima, revelou uma concentração de iodo-131 de 231 becquerel por centímetro cúbico. Se a mesma amostra fosse analisada, novamente, no dia 6 de maior de 2011, o valor obtido para a concentração de iodo-131 seria, aproximadamente, em Bq/cm³,

Note e adote

Meia vida de um material radioativo é o intervalo de tempo em que metade dos núcleos radioativos existentes em uma amostra desse material decaem. A meia vida do iodo-131 é de 8 dias.

a) 100 mil
b) 50 mil
c) 25 mil
d) 12,5 mil
e) 6,2 mil.

5) (UFG-GO) Observe a seguinte sequência de figuras:

Na sequência indicada, estão representadas várias imagens do logo do Núcleo de Seleção da Universidade Estadual de Goiás, cada uma viajando com uma fração da velocidade da luz (c). O fenômeno físico exposto nessa sequência de figuras é explicado:

a) pela ilusão de óptico com lentes.
b) pela lei de proporções múltiplas.
c) pelo efeito Compton da translação.
d) pela teoria da relatividade especial.

6) (UFV-MG) A figura seguinte mostra um vagão aberto que se move com velocidade de módulo V em relação a um sistema de referência  fixo no solo. Dentro do vagão existe uma lâmpada que emite luz uniformemente em todas as direções. Em relação ao vagão, o módulo da velocidade de propagação da luz é c. Para uma pessoa parada em relação ao solo, na frente do vagão, o módulo da velocidade de propagação da luz emitida pela fonte será:

a) c
b) c + V
c) c - V
d) (c + V)/ (c - V)

7) (Unimontes-MG) E, 1905, Albert Einstein propôs uma teoria física do espaço e do tempo denominada Teoria da Relatividade Especial (ou Restrita), que permitiu a conciliação da mecânica de Newton  e o Eletromagnetismo de Maxwell. A teoria de Einstein apresenta conceitos de tempo e espaço muito diferentes daquelas da Mecânica de Newton e prevê efeitos muito interessantes, como a contração do espaço e a dilatação do tempo. Quando dois eventos (acontecimentos de curta duração) possuem as mesmas coordenadas espaciais, a distância espacial entre eles é nula e, nesse caso, o intervalo de tempo entre eles é denominado intervalo de tempo próprio, representado por Δt0. O intervalo de tempo, Δt, em um referencial em que eventos ocorrem em pontos distintos, é maior que o intervalo de tempo próprio. Esse efeito é denominado dilatação do tempo. Para exemplificar, vamos considerar dois observadores, um na Terra (em repouso em relação ao solo) e outro numa nave espacial que se move com velocidade de módulo u em relação à Terra, ambos observando uma lâmpada piscar. O observador na Terra mediria o intervalo de tempo próprio, Δt0, entre duas piscadas, e o da nave, um intervalo de tempo Δt, em princípio, diferente. A relação entre os dois intervalos de tempo é dada pela expressão:

em que c é o módulo da velocidade da luz.

Analisando a expressão que relaciona os dois intervalos, se u aumenta, aproximando-se de c, é certo afirmar que:

a)Δt e Δt0 se aproximam de zero.
b) Δt se aproxima de Δt0.
c) Δt fica muito pequeno em relação a Δt0.
d) Δt aumenta em relação a Δt0.

8) (UFMG) Suponha que , no futuro, uma base avançada seja construída em Marte. Suponha também, que uma nave espacial está viajando em direção à Terra, com velocidade constante igual à metade da velocidade da luz. Quando essa nave passa por Marte, dois sinais de rádio são emitidos em direção à Terra - um pela base e outro pela nave. Ambos são refletidos pela Terra e, posteriormente, detectados na base em Marte. Sejam tB e tN os intervalos de tempo total de viagem dos sinais emitidos, respectivamente, pela base e pela nave, desde a emissão até a detecção de cada um deles pela base em Marte. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que;

a) tN = (1/2) tB
b) tN = (2/3) tB
c) tN = (5/6) tB
d) tN = tB

9) (UEL-PR) Os múons são partículas da família dos léptons, originados pela desintegração de partículas píons em altitudes elevadas na atmosfera terrestre, usualmente alguns milhares de metros acima do nível do mar. Um múon típico, movendo-se com velocidade de 0,998 c, realiza um percurso de aproximadamente 600 m durante seu tempo de vida média de 2 .10^-6 s. Contudo , o tempo de vida média desse múon, medido por um observador localizado no sistema de referência da Terra, é de 30 . 10^-6 s. Considere a velocidade da luz c = 3 .10⁸ m/s. Com base nos conhecimentos sobre a Teoria da Relatividade, analise as seguintes afirmativas:

I. Essa discrepância de valores é explicada pelo aumento do tempo de vida média da partícula no sistema de referência da Terra, por um fator de Lorentz no valor aproximado de 15 para a velocidade dada.
II. No sistema de referência da Terra, um múon com essa velocidade percorre cerca de 9000 m.
III. No sistema de referência da Terra, um múon com essa velocidade percorre cerca de 3000 m.
IV. Observações e medidas desse tipo confirmam previsões relativísticas.

Com base nos conhecimentos em física, assinale a alternativa que contém todas as afirmativas corretas.

a) I e IV
b) II e III
c) III e IV
d) I, II e III
e) I, II e IV

10) (UNIRIO-RJ) Duas pessoas, A e B, têm uma lanterna cada uma. Em certo instante, elas ligam suas lanternas e a luz emitida é vista por dois observadores: O e O'. O primeiro encontra-se parado e equidistante delas, enquanto o segundo se encontra dentro de um avião que viaja horizontalmente com velocidade v. No instante em qe as lanternas são ligadas, eles encontram-se no mesmo ponto P, conforme a figura.

Algum tempo depois, os observadores comunicam-se e O faz a seguinte afirmação: "A e B acenderam a lanterna ao mesmo tempo". Quando O' ouve esta afirmação, se surpreende e diz que "B acendeu a lanterna antes de A". Em relação às afirmações relativas a O e O', pode-se afirmar, rigorosamente, que:

a) somente o observador O' está certo.
b) os dois observadores estão errados.
c) somente o observador O está certo.
d) os dois observadores estão certos.
e) somente um deles está errado.

11) (UFC-CE) Em relação a um sistema de referência em repouso, dois elétrons movem-se em sentidos opostos ao longo da mesma reta, com velocidades de módulos iguais a c/2. Determine a velocidade relativa de aproximação entre os elétrons. Em seguida assinale a alternativa que apresenta corretamente essa velocidade.

a) c/2
b) 3c/4
c) 3c/5
d) 4c/5
e) c

12) (UFPel-RS) Considere as afirmativas a seguir.

I. O tempo transcorre da mesma maneira em qualquer referencial inercial, independentemente de sua velocidade.
II. O comprimento dos corpos diminui na direção do movimento.
III. Quando a velocidade de um corpo tende à velocidade da luz, sua massa tende ao infinito.

De acordo com seus conhecimentos sobre a física moderna e as informações dadas, está(ão) CORRETA(S) a(s):

a) I e III
b) I e II
c) II e III
d) I, II e III
e) II

13) (UNESP) Durante sua visita ao Brasil em 1928, Marie Curie analisou e constatou o valor terapêutico das águas radioativas da cidade de Águas de Lindóia, SP. Uma amostra de água de uma das fontes apresentou concentração de urânio igual a 0,16 μg/L. Supondo que o urânio dissolvido nessas águas seja encontrado na forma de seu isótopo mais abundante,²³⁸U, cuja meia vida é aproximadamente 5 . 10⁹ anos, o tempo necessário para que a concentração desse isótopo na amostra seja reduzida para 0,02 μg/L será de:

a) 5 . 10⁹ anos
b) 10 . 10⁹ anos
c) 15 . 10⁹ anos
d) 20 . 10⁹ anos
e) 25 . 10⁹ anos

14) (UFG - GO) Em 2007, completaram-se 20 anos do acidente radiológico cm césio-137 em Goiânia. No ano do acidente, 20 g de cloreto de césio-137, por total desconhecimento do conteúdo e de suas consequências, foram liberados a céu aberto, provocando um dos maiores acidentes radiológicos de que se tem notícia. Após a tragédia, o dejeto radioativo foi armazenado num local próximo à cidade de Abadia de Goiás. O gráfico a seguir mostra a curva de decaimento radioativo do césio.

A partir do ano de 2007 e com base nos dados fornecidos, a quantidade em gramas do sal ¹³⁷CsCl nos resíduos, após o tempo equivalente a uma meia vida do Césio 137, será, aproximadamente,

a) 5,0
b) 6,4
c) 8,0
d) 10,0
e) 12,8

15) (UEG-GO) Com base nos conhecimentos atuais da Física é INCORRETO afirmar:

a) a velocidade da luz é um invariante físico.
b) A energia do Sol tem origem na fusão de átomos de hidrogênio.
c) É possível gerar energia elétrica em grande quantidade a partir de efeito fotoelétrico.
d) Nos reatores nucleares, a diferença de potencial elétrico é criada no processo de desintegração dos átomos radioativos.

16) (UFRGS) O PET (Positron Emission Tomography) é uma técnica de diagnóstico por imagem que permite mapear a atividade cerebral por meio de radiações eletromagnéticas emitidas pelo cérebro. Para a realização do exame, o paciente ingere uma solução de glicose contendo isótopo radioativo fluor-18, que tem meia vida de 110 minutos e decai por emissão de pósitron. Essa solução é absorvida rapidamente pelas áreas cerebrais em maior atividade. Os pósitrons emitidos pelos núcleos de fluor-18, ao encontrarem elétrons das vizinhanças, provocam, por aniquilação de pares, a emissão de fótons de alta energia. Esses fótons são empregados para produzir uma imagem do cérebro em funcionamento.
Supondo-se que não haja eliminação da solução pelo organismo, que porcentagem da quantidade de fluor-18 ingerido ainda permanece presente no paciente 5 horas e 30 minutos após a ingestão?

a) 0,00 %
b) 15,50 %
c) 33,33 %
d) 66,66 %
e) 87,50 %

17) (UERJ) O reator atômico instalado no município de Angra dos Reis é do tipo PWR (Reator de Água Pressurizada). O seu princípio básico consiste em obter energia através do fenômeno da fissão nuclear, em que ocorre a ruptura de núcleos pesados em outros mais leves, liberando grande quantidade de energia. Esse fenômeno pode ser representado pela seguinte equação nuclear:

0n¹ + 92U²³⁵ → 55Cs¹⁴⁴ + T + 20n¹ + Energia

Os números atômicos e de massa do elemento T estão, respectivamente, indicados na seguinte alternativa:

a) 27 e 91
b) 37 e 90
c) 39 e 92
d) 43 e 93













































Gabarito:

1) C
2) B
3) D
4) D
5) D
6) A
7) D
8) D
9) E
10) D
11) D
12) C
13) C
14) B
15) C
16) B
17) B

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Dualidade Onda-Partícula e feito Fotoelétrico

1) (UDESC-SC) A emissão de elétrons de uma superfície, devido à incidência de luz sobre essa superfície, é chamada de efeito fotoelétrico. Em um experimento, um físico faz incidir uma radiação luminosa de frequência f e intensidade I sobre uma superfície de sódio, fazendo com que N elétrons sejam emitidos desta superfície. Em relação aos valores iniciais f e I, assinale  a alternativa que apresenta como devem variar a frequência e a intensidade da luz incidente para duplicar o número de elétrons emitidos.

a) duplicar a frequência e manter a intensidade.
b) manter a frequência e duplicar a intensidade.
c) reduzir a frequência pela metade e manter a intensidade.
d) manter a frequência e quadruplicar a intensidade.
e) a emissão de elétrons independe da frequência e da intensidade da luz incidente.

2) (UEM-PR) Com relação ao efeito fotoelétrico e às conclusões advindas da interpretação desse fenômeno, assinale o que for correto.

01. Para uma frequência fixa, o número de elétrons emitidos por uma placa metálica iluminada é proporcional à intensidade da radiação luminosa que incide na placa.
02. A energia das radiações eletromagnéticas é quantizada e é tanto maior quanto maior for a frequência da radiação.
04. A energia cinética dos elétrons emitidos por uma placa iluminada depende da intensidade da radiação que incide na placa.
08. A luz é formada por corpúsculos, ou quanta de luz, denominados fótons.
16. O efeito fotoelétrico pode sempre ser observado em um experimento com uma placa de alumínio cuja função trabalho é 4,1 eV, independentemente da frequência da radiação utilizada no experimento.

3) (UFJF-MG) Fótons de raios X, com energias da ordem de 1,98 .10^-15 J, são utilizados em experimentos de difração com cristais. Nesses experimentos, o espaçamento entre átomos do cristal é da ordem do comprimento de onda dos raios X. Em 1924, Louis de Broglie apresentou a teoria de que a matéria possuía tanto características corpusculares como ondulatórias. A teoria de Louis de Broglie foi comprovada por um experimento de difração com cristais, utilizando-se um feixe de elétrons de um feixe de raios X. Considere a constante de Planck h = 6,60 . 10^-34 J/s; a velocidade da luz no vácuo c = 3,0 . 10⁸ m/s; a massa de elétron m = 9,10 . 10^-31 Kg e 1 eV = 1,60 . 10^-19 J.

a) Calcule o valor do espaçamento entre os átomos do cristal, supondo que o valor do espaçamento é igual ao comprimento de onda dos raios X com energia de 1,98 . 10^-15 J.
b) Calcule o valor da quantidade de movimento dos elétrons utilizados no experimento de difração com o cristal, cujo espaçamento entre os átomos foi determinado no item anterior. Despreze os efeitos relativísticos no movimento dos elétrons.
c) Calcule o valor aproximado da energia cinética dos elétrons, em eletro-volts, neste experimento.

4) (UFC-CE) No início do século XX, novas teorias provocaram uma surpreendente revolução conceitual na física. Um exemplo interessante dessas novas ideias está associado às teorias sobre a estrutura da matéria, mais especificamente àquelas que descrevem a estrutura dos átomos. Dois modelos atômicos propostos nos primeiros anos do século XX foram o de Thomson e o de Rutherford. Sobre esses modelos, assinale a alternativa correta.

a) No modelo de Thomson, os elétrons estão cercados por uma carga positiva, de igual intensidade, que está distribuída em torno do núcleo.
b) No modelo de Rutherford, os elétrons são localizados em uma pequena região central do átomo e estão cercados por uma carga positiva, de igual intensidade, que está distribuída em torno do núcleo.
c) No modelo de Thomson, a carga positiva do átomo encontra-se uniformemente distribuída em um volume esférico, ao passo que os elétrons estão localizados na superfície da esfera de carga positiva.
d) No modelo de Rutherford, os elétrons movem-se em torno da carga positiva, que está localizada em uma pequena região central do átomo, denominada núcleo.
e) O modelo de Thomson e o modelo de Rutherford consideram a quantização da energia.

5) (UDESC-SC) Um elétron em um átomo de hidrogênio efetua uma transiçãoentre dois estados cujas energias são Ei = -0,54 eV e Ef = -3,40 eV. A frequência da radiação emitida é:

a) 4,3 . 10¹⁴ Hz
b) 6,9 . 10¹⁴ Hz
c) 5,2 . 10¹⁴ Hz
d) 1,3 . 10¹⁴ Hz
e) 8,2 . 10¹⁴ Hz

6) (UDESC-SC) Foi determinado experimentalmente que, quando se incide luz sobre uma superfície metálica, essa superfície emite elétrons. Esse fenômeno é conhecido como efeito fotoelétrico e foi explicado em 1905 por Albert Einstein, que ganhou em 1921 o prêmio Nobel de Física, em decorrência desse trabalho. Durante a realização dos experimentos desenvolvidos para compreender esse efeito, foi observado que:

1. os elétrons eram emitidos imediatamente. Não havia atraso de tempo entre a incidência da luz e a emissão dos elétrons.
2. quando se aumentava a intensidade da luz incidente, o número de elétrons emitidos aumentava, mas não sua energia cinética.
3. a energia cinética do elétron emitido é dada pela equação Ec = mv²/2 = hf - W, em que o termo hf é a energia cedida ao elétron pela luz, sendo h a constante de Planck e f a frequência da luz incidente. O termo W é a energia que o elétron tem de adquirir para poder sair do material, e é chamado função trabalho do metal.

Considere as eguintes afirmativas:

I. Os elétrons com energia cinética zero adquiriram energia suficiente para serem arrancados do metal.
II. Assim como a intensidade da luz incidente não influencia a energia dos elétrons emitidos, a frequência da luz incidente também não modifica a energia dos elétrons.
III. O metal precisa ser aquecido por um certo tempo para que ocorra o efeito fotoelétrico.

Assinale a alternativa correta.

a) somente a afirmativa II é verdadeira.
b) todas as afirmativas são verdadeiras.
c) somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
d) somente a afirmativa III é verdadeira.
e) somente a afirmativa I é verdadeira.

7) (UFRN) Quando há incidência de radiação eletromagnética sobre uma superfície metálica, elétrons podem ser arrancados dessa superfície e eventualmenteeeee produzir uma corrente elétrica. Esse fenômeno pode ser aplicado na construção de dispositivos eletrônicos, tais como os que servem para abrir e fechar portas automáticas. Ao interagir  com a superfície metálica, a radiação eletromagnética incidente se comporta como:

a) onda, e o fenômeno descrito é chamado de efeito fotoelétrico.
b) partícula, e o fenômeno descrito é chamado de efeito fotoelétrico.
c) partícula, e o fenômeno descrito é chamado de efeito termiônico.
d) onda, e o fenômeno descrito é chamado de efeito termiônico.

8) (UFPE) O efeito fotoelétrico, explicado por Albert Einstein em 1905, constitui um dos marcos iniciais no desenvolvimento da Física Quântica. Assinale, dentre as alternativas a seguir, a única característica observada no efeito fotoelétrico que está de acordo com a previsão da Física Clássica, quando fotoelétrons são emitidos a partir do cátodo.

a) A existência de uma frequência de corte da radiação incidente.
b) O crescimento da corrente fotoelétrica com a frequência da radiação incidente.
c) A ausência de intervalo de tempo apreciável entre a incidência de radiação no cátodo e o estabelecimento da corrente fotoelétrica.
d) O crescimento da corrente fotoelétrica com a intensidade da radiação incidente.
e) A dependência da energia cinética dos fotoelétrons com a frequência da radiação incidente.

9) (UDESC-SC) Uma radiação ultravioleta, de comprimento de onda igual a 2,5 . 10^-7 m, incide na superfície de um metal, fazendo com que sejam ejetados elétrons dessa superfície. Sendo a energia cinética máxima desses elétrons igual a 0,800 eV, qual o valor da função trabalho desse metal? Dado: Constante de Plack = 6,4 . 10^-34 J.s = 4,0 . 10^-15 eV.s

a) 6,5 eV
b) 5,60 eV
c) 4,80 eV
d) 4,00 eV
e) 3,50 eV

10) (UFG-GO) A experiência da dupla fenda realizada por Akira Tonomura, em 1989, consiste em lançar elétrons sobre um anteparo que contém duas fendas e coletar em uma tela as partículas transmitidas, conforme ilustrado a seguir:

Nesse experimento, a fonte emite um elétron por vez. A evolução temporal da imagem formada está ilustrada nas figuras A, B, C e D.

O fenômeno físico constatado na imagem final D e a teoria que descreve o comportamento dos elétrons são, respectivamente,

a) refração e quantização de Bohr.
b) refração e quantização de Planck.
c) ondulatório e quantização de Planck.
d) ondulatório e dualidade onda-partícula
e) propagação retilínea e dualidade onda-partícula.

11) (UFRN) Estudantes interessados em analisar a natureza dual da luz preparavam uma apresentação para uma feira de ciências com três experimentos, conforme mostrados nas figuras seguintes.

• O 1° experimento mostra a difração da luz ao passar por uma fenda estreita;
• O 2° experimento mostra o efeito fotoelétrico caracterizado pela geração de corrente elétrica a partir da incidência de luz sobre uma célula fotoelétrica; e
• O 3° experimento mostra o efeito da polarização da luz ao fazê-la incidir sobre filtros polarizadores.

A partir desses experimentos, é correto afirmar que:

a) o efeito fotoelétrico e a polarização evidenciam a natureza da luz, enquanto a difração evidencia a natureza corpuscular da luz.

b) a polarização e a difração evidenciam a natureza corpuscular da luz, enquanto o efeito fotoelétrico evidencia a natureza ondulatória da luz.

c) a difração e a polarização evidenciam a natureza ondulatória da luz, enquanto o efeito fotoelétrico evidencia a natureza corpuscular da luz.

d) o efeito fotoelétrico e a difração evidenciam a natureza ondulatória da luz, enquanto a polarização evidencia a natureza corpuscular da luz.

12) (UEL-PR) Atulamente, sabe-se que as partículas que compõem a matéria formadora do universo podem ter comportamento de natureza tanto corpuscular como ondulatória. O fato de não observarmos diretamente a natureza ondulatória em objetos materiais macroscópicos, como em uma bola de bilhar de aproximadamente 50 g, possuindo velocidade igual a 5,0 m/s, deve-se: 

Dado: h = 6,4 . 10^-34 J.s = 4,0 . 10^-15 eV.s

a) à razão de não ter sido inventado um aparelho óptico que identifique diretamente essa característica da matéria.

b) ao fato de o comprimento de onda associado, que tem o valor de 2,65 . 10^-33 m, ser pequeno para uma detecção, mesmo com aparelhos e medida que alcancem a ordem de grandeza no nível subatômico.
c) à massa da bola, pois tem um valor muito grande para ser possível a demonstração do caráter ondulatório.
d) a uma falha nos postulados de Louis de Broglie e na experiência de Davisson-Germer na medida de comprimento de onda da bola de bilhar.
e) aos centros difratores (orifícios, fendas ou átomos) utilizados para medir a frequência da onda associada à bola, de valor 1,89 . 10³³

Hz, estarem localizados incorretamente nos equipamentos e detecção.

13) (UFU-MG) Um átomo exitado emite energia, muitas vezes em forma de luz visível, porque:

a) um dos elétrons decai para níveis de energia mais baixos, aproximando-se do núcleo.
b) um dos elétrons foi arrancado do átomo.
c) um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais altos, afastando-se do núcleo.
d) os elétrons permanecem estácionários em seus níveis de energia.

14) (UFRN) No início do século XX, foram propostos dosi modelos atômicos da matéria segundo os quais o átomo era constituído de um pequeno núcleo formado por cargas positivas e, em torno desse núcleo, orbitvam os elétrons. O modelo de Rutherford (1911) baseava-se em experimentos de espalhamentos de partículas alfa desviadas pelos núcleos atômicos, enquanto o modelo de Bohr (1913), que procurava superar as limitações do modelo anterior, explicava os espectros de linhas de emissão do átomo de hidrogênio supondo que os elétrons podiam realizar transições entre as órbitas eletrônicas.
Em relação a um dos modelos anteriormente citados, pode-se afirmar também:

a) O modelo de Bohr explicava a estabilidade das órbitas eletrônicas do átomo a partir da quantização do momento angular.
b) O modelo de Bohr mostrava a instabilidade das órbitas eletrônicas do átomo a partir dos experimentos de espalhamento de partículas alfa.
c) O modelo de Rutherford explicava a instabilidade das órbitas eletrônicas do átomo a partir da quantização da energia.
d) O modelo de Rutherford mostrava a instabilidade das órbitas elétrônicas do átomo a partir de experimentos de espalhamento de partículas alfa.

15) (UNIMONTES-MG) Em 1913, apenas dois anos após o físico inglês Ernest Rutherford ter mostrado que o átomo possuia um núcleo, o grande físico dinamarques Niels Bohr propôs um modelo para o átomo de hidrogênio que não apenas levava em conta a existência das linhas espectrais, mas predizia seus comprimentos de onda com uma precisão em torno de 0,02 %. Os postulados que Bohr introduziu para seu modelo são:

1. Um átomo pode existir, sem irradiar energia, em qualquer um de um conjunto discreto de estados de energia estacionário;
2. Um átomo pode emitir ou absorver radiação apenas durante transições entre esses estados estacionários. A frequência da radiação e, consequentemente, da linha espectral correspondente é dada por h . fif = Ei - Ef (h é a contante de Planck, cujo valor é 4,0 . 10^-15 eV.s).

Um átomo absorve um fóton de frequência 6,2 . 10¹⁴ Hz. Com base no modelo de Bohr, a energia do átomo aumenta de, aproximadamente,

a) 6,0 eV
b) 5,2 eV
c) 4,1 eV
d) 2,6 eV

16) (UNIOESTE-PR) Existem vários modelos para explicar o comportamento dos átomos. O modelo de Bohr é o mais simples para explicar algumas propriedades do átomo de hidrogênio. No modelo de Bohr do átomo de hidrogênio, um elétron (q = -e) circunda um próton (q = +e) em uma órbita de raio R. Qual a velocidade do elétron nessa órbita? Considere K como a constante da lei de Coulomb e m a massa do elétron.

a) 2e√ (k/mR)
b) e√(2k/mR)
c) e√(k/mR)
d) ek/√(mR)
e) e√k/mR

17) (UEM-PR) A respeito do raio laser, assinale a alternativa correta.

a) É obtido pela desintegração do núcleo da substância radioativa que é utilizada na fabricação da laser.
b) A luz do laser é praticamente policromática, pois é constituída de radiações que apresentam várias frequências.
c) É uma onda eletromagnética que corresponde às mais altas frequências na faixa dos raios X.
d) A luz do Sol é um laser.
e) É uma amplificação da luz por emissão estimulada de radiação.

18) (FUVEST-SP) Em um laboratório de física, estudantes fazem um experimento em que a radiação eletromagnética de comprimento de onda λ = 300 nm incide em uma placa de sódio com energia cinética máxima Ec = E - W, sendo E a energia de um fóton da radiação e W a energia mínima necessária para extrair um elétron da placa. A energia de cada fóton é E = hf, sendo h a constante de Planck e f a frequência da radiação. Determine:

 a) a frequência f da radiação incidente na placa de sódio.
b) a energia E de um fóton dessa radiação.
c) a energia cinética máxima Ec de um elétron que escapa da placa de sódio.
d) a frequência f0 da radiação eletromagnética, abaixo da qual é impossível haver emissão de elétrons da placa de sódio.

Note e adote:

1nm = 10^-9 m.
h = 4 . 10^-15 eV.s
W(sódio) = 2,3 eV.
1 eV = 1,6 . 10^-19 J.

19) (UFMG)

a) No modelo de Niels Bohr para o átomo de hidrogênio, um elétron gira em torno de um próton, em órbitas circulares, sob a ação de um força atrativa. Nesse caso, somente certos valores de raios de órbita são permitidos. Sejam m a massa e q o módulo da carga do elétron. Com base nas leis da Mecânica Clássica e da Eletrostática, bem como considerando as grandezas mencionadas e as constantes físicas necessárias, determine a velocidade do elétron quando este se encontra em uma órbita de raio R no átomo de hidrogênio.

b) Posteriormente à formulação do modelo de Bohr, Louis de Broglie propõe que elétrons, assim como outras partículas, têm propriedades ondulatórias e, também, que o comprimento de onda λ associado a uma partícula em movimento é dado por λ = h/p, em que h é a constante de Planck e p é a quantidade de movimento do elétron. As órbitas de raios quantizados do modelo de Bohr podem ser explicadas com base na consideração de que o perímetro de uma órbita permitida deve conter um número inteiro N de comprimentos de onda da onda associada ao elétron. Considerando essas informações,  determine os raios permitidos para as órbitas de Bohr em termos de N, m e q e, também, das constantes físicas necessárias.

20) (UEG-GO) Um fóton de luz é absorvido por um elétron do átomo de hidrogênio que salta do nível de energia n = 1 para o nível n = 5. Utilizando o modelo de Bohr e sabendo que a constante de Planck é h = 6,4 . 10^-34 J.s, determine:

Dado:  1 eV = 1,6 . 10^-19 J.

a) a energia de cada nível eletrônico.
b) a diferença de energia entre os níveis eletrônicos n = 1 e n = 5.
c) a frequência do fóton absorvido.





























































Gabarito:

1) b
2) soma 11
3) a)1,0 . 10^-10 m
b) 6,6 . 10^-24 kg
c) 1,5 . 10² eV
4) d
5) b
6) e
7) b
8) d
9) d
10) d
11) c
12) b
13) a
14) a
15) d
16) c
17) e
18) a)f = 10¹⁵ Hz
b) E = 4 eV
c) Ec = 1,7 eV
d) f0 = 5,75 . 10¹⁴ Hz
19) a) v = q√(k/mR)
b)R = N²(h²/4π²kmq²)
20) a) E1 = -13,6 eV
 E5  = -0,544 eV
b)ΔE1-5 = 13,056 eV
c) f = 3,2 . 10¹⁵ Hz

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Radiação de Corpo Negro e Quantização da Energia

1)* (FATEC-SP) Estabelecer uma ligação no celular, sintonizar músicas no rádio ou assistir a um jogo da Copa do Mundo com transmissão ao vivo são fenômenos decorrentes da utilização de ondas eletromágnéticas que podem ser representadas pelo espectro eletromágnético a seguir:

As ondas de frequências destinadas às telecomunicações recebem o nome de radiofrequência e estão inseridas numa parte desse espectro eletromagnético. A tabela seguinte mostra alguns intervalos dessas ondas.

D acordo com as informações da tabela e com o espectro eletromagnético, pode-se afirmar que as ondas de radiofrequência.

a) de transmissões por fibras ópticas estão na faixa dos raios X.
b) de rádio AM e FM estão na faixa do infravermelho.
c) de TV (via satélites) estão na faixa das ondas de rádio.
d) de telefonia celular estão na faixa das micro-ondas.
e) de rádio AM estão na faixa das micro-ondas.

2) (UFRN) A radiação térmica proveniente de uma fornalha de altas temperaturas em equilíbrio térmico, usada  para a fusão de materiais, pode ser analisada por um espectrômetro. A intensidade da radiação emitida pela fornalha, a uma determinada temperatura, é registrada por esse aparato em função do comprimento de onda da radiação. Daí se obtém a curva espectral apresentada na figura a seguir.

A análise desse tipo de espectro levou o físico alemão Wilhelm Wien, em 1894, a propor que, quando a intensidade a radiação emitida é máxima, o comprimento de onda associado obedece à expressão:

                                                     λ(máx) . T = 3 . 10 ³ (μm.K)

Em que λ(máx) é o comprimento de onda do máximo da curva espectral, e T é a temperatura da fornalha para um determinado espectro. De acordo com essas informações, é correto afirmar que a tmperatura da fornalha é, aproximadamente,

a) 2000 K e que λ(máx) aumenta quando a temperatura aumenta.
b) 1500 K e que  λ(máx) diminui quando a temperatura diminui.
c) 2000 K e que λ(máx) diminui quando a temperatura aumenta.
d) 1500 K e que λ(máx) aumenta quando a temperatura diminui.

3) (UFLA-MG)

A musica de Gilberto Gil fala do átomo, das partículas subatômicas e algumas de suas características. Segundo a evolução dos modelos atômicos e os conceitos de estrutura atômica, assinale a alternativa correta.

a) O elétron possui caga negativa (-1,602 . 10^-19C) e sua massa é tão pequena que não pode ser medida.
b) Segundo Planck, a energia só poe ser emitida ou absorvida pelos átomos em pacotinhos. Cada pacotinho contém certa quantidade de energia.
c) Diferentemente dos elétrons e dos prótons, os nêutrons não possuem carga e têm massa cerca de 10000 vezes maior que a do próton.
d) De acordo com a Física Moderna, a radiação eletromagnética é uma partícula e não uma onda.

4) (UNESP-SP) Sabe-se que a energia de um fóton é proporcional à sua frequência. Também é conhecido experimentalmente que o comprimento de onda da luz vermelha é maior que o comprimento de onda da luz violeta que, por sua vez, é maior que o comprimento de onda dos raios X. Adotando a constância da velocidade da luz, pode-se afirmar que:

a) a energia do fóton de luz vermelha é maior que a energia do fóton de luz violeta.
b) a energia do fóton de raio X é menor que a energia do fóton de luz violeta.
c) as energias são iguais, uma vez que as velocidades são iguais.
d) as energias dos fótons de luz vermelha e violeta são iguais, pois são parte do espectro vísivel, e são menores que a energia do fóton de raio X.
e) a energia do fóton de raio X é maior que a do fóton de luz violeta, que é maior que a energia do fóton de luz vermelha.

5) (UFG-GO) Um laser emite um pulso de luz monocromático com duração de 6,0 ns, com frequência de 4,0 . 10¹⁴ HZ e potência 110 mW. O número de fótons contidos nesse pulso é:

Dados: Constante de Planck: h = 6,6 . 10^-34 J/s

a) 2,5 . 10⁹
b) 2,5 . 10¹²
c) 6,9 . 10¹³
d) 2,5 . 10¹⁴
e) 4,2 . 10¹⁷

6) (UNIVAS-MG) Sobre as ondas eletromagnéticas representadas na figura, é correto afirmar que:

a) o comprimento de onda ultravioleta é maior que o infravermelho.
b) a velocidade de propagação da luz visível é maior do que a das micro-ondas.
c) as ondas de Tv possuem comprimento de onda maior do que a das ondas de rádio.
d) das onda representadas, os raios cósmicos possuem maior velocidade no vácuo.
e) a energia do infravermelho é maior do que das ondas de TV.

7) (FUVEST-SP) Em um ponto fixo do espaço, o cacmpo elétrico de uma radiação eletromagnética tem sempre a mesma direção e oscila no tempo, como mostra o gráfico a seguir, que representa sua projeção E nessa direção fixa; E positivo ou negativo conforme o sentido do campo.

Consultando a tablea seguinte, que fornece os valores típicos de frequência f para diferentes regiões do espectro eletromagnético, e analisando o gráfico de E em função do tempo, é possível classificar essa radiação como:

a) infravermelha.
b) vísivel.
c) ultravioleta.
d) raio X
e) raio γ

8) (UEL-PR) Alguns semicondutores emissores de luz, mas conhecidos como LEDs, estão sendo introduzidos na sinalização de trânsito das principais cidades do mundo. Isto se deve ao tempo de vida muito maior e ao baixo consumo de energia elétrica dos LEDs em comparação com as lâmpadas incandescentes, que têm sido utilizadas para esse fim. A luz emitida por um semicondutor é proveniente de um processo físico, onde um elétron excitado para a banda de condução do semicondutor decai para a banda de valência, emitindo um fóton de energia E = hv. Nesta relação, h é constante e Planck, v é a frequência da luz emitida (v = λf, onde c é a velocidade da luz e λ o seu comprimento de onda), e E equivale à diferença em energia entre o fundo da banda de condução e o topo da banda de valência, conhecida como energia de gap do semicondutor. Com base nessas informações e no conhecimento sobre o espectro eletromágnético, é correto afirmar:

a) A energia de gap de um semicondutor será tanto maior quanto maior for o comprimento de onda da luz emitida por ele.
b) Para que um semicondutor emita luz verde, ele deve ter uma energia de gap maior que um semicondutor que emite luz vermelha.
c) O semicondutor que emite luz vermelha tem uma energia de gap cujo valor é intermediário às energias de gap dos semicondutores que emitem luz verde e amarela.
d) A energia de gap de um semicondutor será tanto menor quanto menor for o comprimento de onda da luz emitida por ele.
e) O semicondutor emissor de luz amarela tem energia de gap menor que o semicondutor emissor de luz vermelha.

9) (UFRGS) Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do parágrafo seguinte:
O ano de 1900 pode ser considerado o marco inicial de uma revolução ocorrida na física do século XX. naquele ano, Max Planck apresentou um artigo à Sociedade Alemã de Física, introduziu a ideia da ____________ da energia, da qual Einstein se valeu para, em 1905, desenvolver sua teoria sobre o efeito fotoelétrico.

a) conservação
b) quantização
c) transformação
d) conversão
e) propagação

10) (ITA-SP) No processo de fotossíntese, as moléculas de clorofila do tipo e nas verdes apresentam um pico de absorção da radiação eletromagnética no comprimento de onda λ = 6,80 . 10^-7 m. Considere que a formação de glicose (C6H12O6) por este processo de fotossíntese é descrita, de forma simplificada, pela reação:

                                                 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Sabendo-se que a energia total necessária para que uma molécula de CO2 reaja é de 2,34 . 10^-18 J, o número de fótons que deve ser absorvido para formar uma molécula de glicose é:

a) 8
b) 24
c) 48
d) 120
e) 240

11) (EFOA-MG) A energia de um fóton de uma onda eletromagnética de frequência f é dada pela equação E = hf, onde h é a constante de Planck. Sabe-se também que a capacidade de penetração de uma onda eletromagnética aumenta com a energia do fóton. O diagrama a seguir ilustra a localização relativa, no espectro eletromagnético, de algumas radiações conhecidas.

É correto afirmar que:

a) As ondas de rádio têm maior capacidade de penetração que os raios X porque possuem maior frequência.
b) os raios gama têm maior capacidade de penetração que a radiação ultravioleta porque possuem menor frequência.
c) a radiação visível tem menor capacidade de penetração que a radiação de micro-ondas porque possui menor frequência.
d) a radiação infravermelha tem menor capacidade de penetração que os raios X porque tem menor frequência.
e) a radiação visível tem maior capacidade de penetração que a radiação ultravioleta porque tem menor freuquência.

12) (URCA-CE) Sendo h = 6,6 . 10^-34 J/s a constante de Planck e c = 3 . 10 ⁸ m/s a velocidade da luz no vácuo, então um quantum de raios X de comprimento de onda igual a λ = 3 . 10^-10 m possui uma energia igual a:

 a) 2,00 J
b) 3,3 J
c) 6,63 . 10^-16 J
d) 6,62 J
e) 2,24 J

13) (UFMG) Um estudante de Física adquiriu duas fontes de luz laser com as seguintes especificações para a luz emitida.

Sabe-se que a fonte I emite NI fótons por segundo, cada um com energia EI e que a fonte II emite NII fótons por segundo, cada um com energia EII. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que:

a) NI < NII e EI = EII
b) NI < NII e EI < EII
c) NI = NII e EI < EII
d) NI = NII e EI = EII

14) (UNIOESTE-PR) A irradiação de alimentos é um processo de esterilização usado para melhorar a qualidade de frutas frescas, grãos e vegetais, prevenindo o brotamento, retardando a maturação e aumentando o tempo de conservação dos alimentos. Este processo consiste em submetê-los a pequenas doses de radiação, por um tempo determinado. As radiações comumente utilizadas são raios gama, raios X e feixe de elétrons. Sabe-se que a frequência da radiação gama é maior do que a frequência dos raios X. sejam (VG, EG, LG) e (VX, EX, LX) as velocidades (V), as energias (E) e os comprimentos de onda (L) dos fótons da radiação gama e da radiação X, respectivamente, é correto afirmar que:

a) VX = VG; EX > EG; LX > LG
b) VX = VG; EX < EG; LX > LG
c) VX ≠ VG; EX < EG; LX > LG
d) VX ≠ VG; EX < EG; LX < LG
e) VX ≠ VG; EX > EG; LX < LG

15) (UFCG-PB) Em 1887, H. Hertz produziu, pela primeira vez em laboratório, ondas eletromagnéticas teoricamente previstas por Maxwell, em 1864. A figura a seguir mostra um desenho de parte do equipamento utilizado: o emissor e o receptor das ondas. Duas esferas metálicas eram ligadas a uma fonte de tensão variável, constituindo o emissor (à esquerda da figura). O dispositivo que permitia a detecção das ondas eletrmomagnéticas era constituído de uma pequena esfera, montada em frente a um parafuso pontiagudo pelo qual se podia ajustar a distância entre ela e sua ponta (à direita na figura).

Considerando o experimento realizado, pode-se afirmar que a(s).

a) cargas eletricas aceleradas entre as esferas do emissor produziam campos elétricos e magnéticos independentes do tempo que induziam correntes elétricas nos condutores do receptor, provocando uma descarga elétrica entre a pequena esfera e o parafuso.
b) ondas eletromagnéticas eram produzidas por uma corrente contínua entre as esferas do emissor.
c) corrente elétrica que se estabelecia, entre a pequena esfera e o parafuso do receptor, não variava com o tempo.
d) ondas eletromagnéticas produzidas pelas cargas aceleradas no emissor induziam correntes elétricas variáveis no receptor com as mesmas frequências com que foram emitidas.
e) ondas eletromagnéticas produzidas pelas cargas aceleradas no emissor induziam correntes elétricas variáveis no receptor, porém com frequências muito maiores com que foram emitidas.

16) (UFRGS) Os raios X são produzidos em tubos de vácuo, nos quais elétrons são submetidos a uma rápida desceleração ao colidir contra um alvo metálico. Os raios X consistem em um feixe de:

a) elétrons
b) fótons
c) prótons
d) nêutrons
e) pósitrons

17) (UFMS) A área médica faz grande uso das radiações ionizantes para tratamento de tumores. Dependendo da conduta de tratamento desses tumores, utilizam-se radiaçoes de natureza e energias diferentes como raios X e raios gama. Com relação a essas radiações, é correto afirmar:

01. Os raios X podem ser produzidos por colisão de elétrons em um alvo.
02. A radiaçã gama é uma radiação eletromagnética proveniente do núcleo do átomo.
04. Os raios X são uma radiação eletromagnética proveniente das transições dos elétrons entre as camadas eletrônicas do átomo.
08. Os raios X são uma radiação eletromagnética menos energética que a radiação ultravioleta.
16. Os raios X são emitidos somente quando o núcleo do átomo que lhe deu origem estiver instável.

18) (UFRN) Os médicos oftalmologistas costumam, muito acertadamente, aconselhar que não se deve olhar diretamente para o Sol, em razão dos possíveis danos causados aos olhos, devido à alta intensidade da radiação solar, que é da ordem de 1,0 kW/m². No entanto, é comum observarem-se crianças e adolescentes brincando com canetas laser, apontando inclusive para os olhos dos colegas. Tal tidpo de canetas, utilizadas como apontador, qunado submetida a tensão de uma pequena bateria, em geral, emite cerca de 6,0 . 10¹⁸ fótons por segundo, na faixa do vermelho e a iluminada pelo feixe do laser é de aproximadamente 10^-4 m². Calcule:

a) a energia de um fóton emitido por esse laser.
b) a intensidade da radiação emitida pelo laser e verifique se esta é, ou não, mais perigosa para os nossos olhos que a radiação solar. Justifique sua resposta.

19) (UFMG) Em um tipo de tubo de raios X, elétrons acelerados por uma diferença de potencial de 2,0 . 10⁴ V atingem um alvo de mtela, onde são violentamente desacelerados. Ao atingir o metal, toda a energia cinética dos elétrons é transformada em raios X.

a) Calcule a energia cinética que um ele´tron adquire ao ser acelerado pela diferença de potencial.
b) Calcule o menor comprimento de onda possível (λmin) para os raios X produzidos por esse tubo.
c) Explique por que ocorre emissão de raios X com comprimento de onda variáveis de λmin até λ → ∞.













































Gabarito:

1) d
2) c
3) b
4) e
5) a
6) e
7) c
8) b
9) b
10) c
11) d
12) c
13) a
14) b
15) d
16) b
17) soma 3
18) a) 3 . 10^-19 J
b) 180km/m²
19) a) 3,2 . 10^-15 J
 b) 6,2 . 10^-11 m

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