Noções de Física Moderna

Resolução:

As frases "Quantum granulado no mel" e "Quantum ondulado do sal" referem-se à dualidade partícula-onda, que é um dos princípios fundamentais da física quântica. A dualidade partícula-onda afirma que a matéria e a radiação eletromagnética possuem propriedades de partículas e de ondas.

No caso do mel, a frase "Quantum granulado" refere-se à natureza corpuscular da matéria. Os átomos e moléculas que compõem o mel são partículas, com massa e volume finitos.

No caso do sal, a frase "Quantum ondulado" refere-se à natureza ondulatória da matéria. As moléculas de água que compõem o sal podem ser consideradas como ondas, com comprimento de onda e frequência determinados.

Portanto, as frases "Quantum granulado no mel" e "Quantum ondulado do sal" relacionam-se com a dualidade partícula-onda, que é um dos princípios fundamentais da física quântica.

As outras opções de resposta não são corretas porque:

(A): A conservação de energia é um princípio fundamental da física, mas não está relacionado diretamente com a dualidade partícula-onda.

(B): A conservação da quantidade de movimento é um princípio fundamental da física, mas não está relacionado diretamente com a dualidade partícula-onda.

(D): O princípio da casualidade é um princípio fundamental da física, mas não está relacionado diretamente com a dualidade partícula-onda.

(E): A conservação do momento angular é um princípio fundamental da física, mas não está relacionado diretamente com a dualidade partícula-onda.

Resolução:

A velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais inerciais, incluindo o referencial da nave espacial e o referencial da Terra. Portanto, a velocidade do feixe de luz, para o observador da Terra, será a mesma que a velocidade da luz no vácuo, que é c.

Aqui está uma explicação mais detalhada:

A teoria da relatividade especial estabelece que a velocidade da luz é a mesma em todos os referenciais inerciais. Isso significa que a velocidade da luz é a mesma para um observador parado, para um observador em movimento uniforme, e para um observador em movimento acelerado.

No caso da questão, a nave espacial está se movendo em relação à Terra com uma velocidade de 0,2 c. No entanto, a velocidade da luz não é afetada pela velocidade da nave espacial. Portanto, a velocidade do feixe de luz, para o observador da Terra, será a mesma que a velocidade da luz no vácuo, que é c.

As outras opções de resposta são incorretas porque:

(A): A velocidade do feixe de luz é c, e não 0,8 c.

(B): A velocidade do feixe de luz é c, e não 0,9 c.

(D): A velocidade do feixe de luz é c, e não 1,2 c.

Resolução:

A resposta correta é a (D), quanto maior a frequência da luz de uma determinada frequência incidindo sobre o metal, maiores são as energias com que os elétrons abandonam o metal.

A frequência da luz incidente é a principal responsável pela energia dos elétrons emitidos no efeito fotoelétrico. Quanto maior a frequência da luz, maior será a energia dos elétrons emitidos.

A intensidade da luz incidente, por outro lado, é responsável pelo número de elétrons emitidos. Quanto maior a intensidade da luz, maior será o número de elétrons emitidos.

As outras opções de resposta são incorretas porque:

(A): Não é possível arrancar elétrons de um metal com luz de qualquer frequência. Para que o efeito fotoelétrico ocorra, a frequência da luz deve ser maior que a frequência de corte do metal.

(B): A energia cinética dos elétrons emitidos é dada pela equação E_c = h*f - W_o, onde h é a constante de Planck, f é a frequência da luz, e W_o é a energia de ligação dos elétrons no metal. Portanto, a energia cinética dos elétrons emitidos depende da frequência da luz, e não da intensidade da luz.

(C): A energia cinética dos elétrons emitidos depende da frequência da luz, e não da intensidade da luz.

(E): A quantidade de elétrons emitidos depende da intensidade da luz, e não da frequência da luz.

Resolução:

A energia de um fóton é dada pela equação E = h*f, onde h é a constante de Planck e f é a frequência da luz. A frequência da luz é inversamente proporcional ao comprimento de onda, ou seja, f = c/λ, onde c é a velocidade da luz no vácuo e λ é o comprimento de onda.

No caso da questão, o comprimento de onda do feixe II é três vezes maior que o comprimento de onda do feixe I. Portanto, a frequência do feixe II é três vezes menor que a frequência do feixe I.

Como a energia de um fóton é proporcional à frequência, a energia do fóton do feixe II é três vezes menor que a energia do fóton do feixe I.

Portanto, a energia transferida à placa de chumbo pelo fóton do feixe II é três vezes menor que a energia transferida à placa de chumbo pelo fóton do feixe I.

Aqui está uma explicação mais detalhada:

Energia do fóton:

A energia de um fóton é dada pela equação E = h*f, onde h é a constante de Planck e f é a frequência da luz.

Relação entre frequência e comprimento de onda:

A frequência da luz é inversamente proporcional ao comprimento de onda, ou seja, f = c/λ, onde c é a velocidade da luz no vácuo e λ é o comprimento de onda.

Resolução: Entre as inovações da Física que surgiram no início do século XX, uma foi o estabelecimento da teoria Relativística, que procurou explicar o surpreendente resultado apresentado pela radiação e pela matéria conhecido como dualidade entre radiação e ondas. Assim, quando se faz um feixe de elétrons passar por uma fenda de largura micrométrica, o efeito observado é o comportamento caótico da matéria, e quando fazemos um feixe de luz incidir sobre uma placa metálica, o efeito observado pode ser explicado considerando a luz como um feixe de ondas.

Resolução:

Os raios X são produzidos quando elétrons de alta energia colidem contra um alvo metálico. Quando os elétrons colidem com o alvo, eles perdem energia na forma de fótons de raios X.

Portanto, os raios X são um feixe de fótons.

As outras opções de resposta são incorretas porque:

(A): Os elétrons são partículas, não ondas.

(C): Os prótons são partículas, não ondas.

(D): Os nêutrons são partículas, não ondas.

(E): Os pósitrons são partículas, não ondas.

Aqui está uma explicação mais detalhada:

Produção de raios X:

Os raios X são produzidos quando elétrons de alta energia colidem contra um alvo metálico. Quando os elétrons colidem com o alvo, eles perdem energia na forma de fótons de raios X.

Os fótons de raios X são produzidos quando os elétrons perdem energia através da emissão de fótons. Os fótons são pacotes de energia que se propagam como ondas eletromagnéticas.

Resolução:

O efeito fotoelétrico é um fenômeno físico no qual a incidência de radiação eletromagnética em uma superfície metálica provoca a emissão de elétrons. Os elétrons emitidos são chamados de fotoelétrons.

A energia dos fotoelétrons emitidos é proporcional à frequência da radiação incidente, mas não à sua intensidade. Isso significa que, mesmo que a intensidade da radiação incidente seja muito alta, os fotoelétrons emitidos terão sempre a mesma energia, desde que a frequência da radiação seja maior que a frequência de corte do material.

Portanto, a resposta correta é a (C), na emissão de elétrons quando uma onda eletromagnética incide em certas superfícies.

As outras opções de resposta são incorretas porque:

(A): O efeito fotoelétrico não tem relação com a existência de elétrons em uma onda eletromagnética.

(B): O efeito fotoelétrico não tem relação com a possibilidade de se obter uma foto do campo elétrico.

(D): O efeito fotoelétrico não tem relação com o fato de que a corrente elétrica em metais é formada por fótons de determinada energia.

(E): O efeito fotoelétrico não tem relação com a ideia de que a matéria é uma forma de energia, podendo transformar-se em fótons ou em calor.

Resolução: I. A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos objetos. (Falso)

II. Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não refletindo nenhuma onda eletromagnética. (Verdadeiro)

III. A freqüência de uma determinada cor (radiação eletromagnética) é sempre a mesma. (Verdadeiro)

IV. A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz infravermelha. (Verdadeiro)