Cursos do Blog - Eletricidade

O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercício 1: resolução

I) Correta. Determinados fenômenos associados à luz são explicados considerando-se o caráter ondulatório. Outros, considerando-se o caráter corpuscular.
 

II) Incorreta. O efeito fotoelétrico é explicado considerando-se o caráter corpuscular da luz.
 

III) Correta. É a chamada hipótese de De Broglie.
 
Resposta: d

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O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercício 2: resolução 

λ = h/(m.v) => λ = 6,63.10^-34/(9,11.10^-31.3,0.10⁶) => λ ≅ 2,4.10^-10 m

Resposta: λ ≅ 2,4.10^-10 m

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O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercício 3: resolução

λ = h/(m.v) => λ = 6,63.10^-34/(400.10^-3.10) => λ ≅ 1,7.10^-34 m

Resposta: λ ≅ 1,7.10^-34 m

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O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercício 4: resolução

O comprimento de onda associado à bola de futebol é extremamente pequeno quando comparado com suas dimensões. Por isso, não podemos observar efeitos ondulatórios como, por exemplo, a difração. Lembre-se que a difração só será nítida se as dimensões da abertura ou do obstáculo forem da ordem de grandeza do comprimento de onda da onda incidente. O comprimento de onda associado ao elétron é da ordem do comprimento de onda dos raios X, realçando que sempre existem, associadas às partículas ao nível atômico, as propriedades das ondas.

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Exercício 1: resolução

Como a velocidade é constante concluímos que a aceleração é nula. Logo, a força resultante é nula e portanto é nulo seu trabalho.

Resposta: a

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Exercício 2: resolução

Vamos aplicar a conservação da energia mecânica entre as posições B e C:
 
E_CB + E_pB = E_CC + E_pC => m.(v_B)²/2+m.g.h = m.(v_C)²/2+0

(v_B)²/2+g.h = (v_C)²/2 => (4)²/2+10.2,4 = (v_C)²/2 => v_C = 8 m/s
 
Vamos aplicar a conservação da energia mecânica entre as posições C e E, sendo E o ponto de altura H:

E_CC + E_pC = E_CE + E_pE => m.(v_C)²/2+0 = 0+m.g.H =>

(v_C)²/2 = g.H => (8)²/2 = 10.H => H = 3,2 m
 
Resposta: e

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Exercício 3: resolução

Lei da conservação das cargas elétricas:
Em um sistema eletricamente isolado a soma algébrica das cargas elétricas positivas e negativas é constante.

Resposta: a

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Exercício 4: resolução

Do gráfico dado podemos calcular o período da radiação: T = 1.10^-16 s

A frequência é o inverso do período. Logo: f = 1/T => f = 10¹⁶ Hz

Da tabela concluímos que a radiação é ultravioleta.

Resposta: c

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Exercício 5: resolução

I) Incorreta
O resistor não é ôhmico. O gráfico U x i não é uma reta passando pela origem.

II) Incorreta
Do gráfico observamos que quando U aumenta, i aumenta numa proporção menor. Logo, R = U/i aumenta com o aumento da corrente.

III) Correta
A potência dissipada no filamento da lâmpada é dada por P = U.i.
Do gráfico observamos que quando U aumenta, i também aumenta e P = U.i aumenta.

Resposta: c

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Efeito Fotoelétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 1: resolução

A frequência de corte f₀ é dada por:

f₀ = Φ/h => f₀ = 2,28/4,14.10^-15 => f₀ ≅ 5,5.10¹⁴ Hz

Resposta: f ≅ 5,5.10¹⁴ Hz

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Efeito Fotoelétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 2: resolução

Vamos inicialmente calcular a frequência da radiação incidente:

c = λ.f => 3.10⁸ = 4,5.10^-7.f => f ≅ 6,7.10¹⁴ Hz

A seguir, calculamos a frequência de corte: 

f₀ = Φ/h => f₀ = 4,31/4,14.10^-15 => f₀ ≅ 1,0.10¹⁵ Hz

Sendo f < f₀, concluímos que não há emissão de fotoelétrons.

Resposta: Não há emissão pois a frequência da radiação incidente é menor do que a frequência de corte.

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Efeito Fotoelétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 3: resolução

Equação fotoelétrica de Einstein: 

E_c = hf - Φ => 1,90 = 4,14.10^-15 . f - 2,24 => f = 1,0.10¹⁵ Hz 

c = λ.f => 3.10⁸ = λ.1,0.10¹⁵ => λ = 3,0.10^-7 m 

Respostas: 1,0.10¹⁵ Hz; 3,0.10^-7 m

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Efeito Fotoelétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 4: resolução

Energia do pulso de luz:

E_pulso = P_ot.Δt => E_pulso = 110.10^-3 W . 6,0.10^-9 s => E_pulso = 6,6.10^-10 J 

Energia de um fóton:

E_fóton = h.f => E_fóton = 6,6.10^-34 j.s . 4,0.10¹⁴ Hz => E_fóton = 6,6.4,0.10^-20 Hz

Número de fótons:

n = E_pulso/E_fóton => n = 6,6.10^-10/6,6.4,0.10^-20 => n = 2,5.10⁹ fótons 

Resposta: a

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Efeito Fotoelétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 5: resolução

Radiação eletromagnética, como a luz, por exemplo, incidindo na superfície de um metal pode extrair elétrons dessa superfície, desde que a frequência incidente exceda um certo valor mínimo de frequência, que depende do metal. Este fenômeno é denominado efeito fotoelétrico.

Resposta: a

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Efeito Fotoelétrico (II)

Borges e Nicolau

Exercício 6: resolução

λ = c/f ≤ 6,0.10^-7 m => 3,0.10⁸/f ≤ 6,0.10^-7 => f ≥ 5,0.10¹⁴ Hz

Portanto, a frequência de corte é: f₀ = 5,0.10¹⁴ Hz

Calculo da função trabalho:

Φ = h.f₀ => Φ = 4,14.10^-15.5,0.10¹⁴ => Φ = 2,07 eV

Equação fotométrica de Einstein:

E_c = hf - Φ => 3,0 = 4,14.10^-15 . f - 2,07 => f ≅ 12.10¹⁴ Hz

O inteiro que mais se aproxima da frequência óptica, em unidades de 10¹⁴ Hz necessária para liberar elétrons com energia cinética igual a 3,0 eV é igual a 12.
 
Resposta: 12

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Exercício 1: resolução

I) Incorreta

Δs = área do triângulo = 8.80/2 => Δs = 320 m < 400 m

II) Correta

Δs = área do trapézio = (9+1).80/2 => Δs = 400 m

III) Correta

De 8 s a 10 s, o movimento é retilíneo e uniforme e a força resultante é nula.

IV) Correta

O peso do piloto é P = m.g = 10.m

A componente da força resultante na direção do movimento é a componente tangencial:
s
F_t = m.IαI = m.(60/2) => F_t = 30.m = 3P

Reposta: e

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Preparando-se para as provas - Unesp

Exercício 2: resolução

Do gráfico dado concluímos que  para o mesmo valor de i o resistor R₁ estará submetido a uma maior tensão e R₃, à menor. Assim, pela Lei de Ohm, concluímos que: R₁ > R₂ > R₃.

A lâmpada que terá maior brilho deverá ser percorrida por corrente elétrica de maior intensidade. Isto ocorre no circuito de menor resistência elétrica, isto é, o circuito da alternativa e.

Resposta: e

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Preparando-se para as provas - Unesp

Exercício 3: resolução

Vamos supor que os tubos sonoros reproduzam harmônicos de mesma ordem n.

De f = n.v/2L, concluímos que emite a maior frequência sonora o tubo de menor comprimento.

Portanto, sendo f_roxo > f_azul > f_vermelho, vem: L_roxo < L_azul < L_vermelho
 
Resposta: d

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Preparando-se para as provas - Unesp

Exercício 4: resolução

Quantidade de calor que a água recebe ao ser aquecida:

Q = m.c.Δθ => Q = 100.1.8 => Q = 800 cal = 3200 J = 3,2 kJ

Como a lâmpada forneceu 3,6 kJ, concluímos que a água perdeu 0,4 kJ

Quantidade de calor que a areia recebe ao ser aquecida:

Q = m.c.Δθ => Q = 100.0,2.30 => Q = 600 cal = 2400 J = 2,4 kJ

Como a lâmpada forneceu 3,6 kJ, concluímos que areia perdeu 1,2 kJ

Resposta: c

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