Especial de Sábado

Um pouco da História da Física

Borges e Nicolau

James Chadwick

James Chadwick, físico britânico, nasceu em Cheshire, em 1891.

Estudou Física na Universidade de Manchester, onde ingressou em 1908.

Trabalhou com o físico alemão Hans Geiger, na Universidade Técnica de Berlim e com Ernest Rutherford, no Laboratório Cavendish.

Na Segunda Guerra Mundial trabalhou no projeto Manhattan para o desenvolvimento de bomba atômica.

Fez inúmeras contribuições ao estudo da Física, sendo a mais importante a descoberta do nêutron, partícula do núcleo atômico que não tem carga elétrica. 

Por esta descoberta foi distinguido, em 1935, com o premio Nobel de Física.

Faleceu em Cambridge, em 1974.

Sentados (da esquerda para a direita): Erwin Schrödinger, Irène Joliot, Niels Henrik David Bohr, Abram Ioffe, Marie Curie, Paul Langevin, Owen Willans Richardson, Ernest Rutherford, Théophile de Donder, Maurice de Broglie, Louis de Broglie, Lise Meitner, James Chadwick.
 
Em pé (da esquerda para a direita): Émile Henriot, Francis Perrin, Frédéric Joliot, Werner Heisenberg, Hendrik Anthony Kramers, E. Stahel, Enrico Fermi, Ernest Thomas Sinton Walton, Paul Dirac, Peter Joseph William Debye, Nevill Francis Mott, Blas Cabrera, George Gamow, Walther Bothe, Patrick Blackett, MS Rosenblum, Jacques Errera, Ed. Bauer, Wolfgang Pauli, Jules-Émile Verschaffelt, M. Cosyns, E. Herzen, John Douglas Cockcroft, Charles Drummond Ellis, Rudolf Peierls, Auguste Piccard, Ernest O. Lawrence, Léon Rosenfeld.. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, Ed. Herzen, Th. De Donder, E. Schrödinger, J.E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin;P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, , M. Born, N. Bohr; I. Langmuir, M. Planck, M. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson.

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37ª aula
O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 4: resolução

λ = h/p => 780.10^-9m= 6,63.10^-34J.s/p => p = 8,5.10^-28 J.s/m

Resposta: d

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O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 3: resolução

A) O comprimento de onda de De Broglie é dado por λ = h/p onde h é a constante de Planck, e p é o momentum da partícula. 

B) Uma vez que o momentum é dado por mv, onde m indica a massa, e v, a velocidade da partícula, observamos que as partículas com mesma velocidade, mas massas diferentes, não podem ter o mesmo comprimento de onda de De Broglie.

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O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 2: resolução

Os fenômenos apresentados nas alternativas a), b) e d) mostram que a luz se comporta como partícula na “colisão” com elétrons da matéria. A difração de elétrons evidencia o comportamento ondulatório de partículas subatômicas.

A propagação, no vácuo, de ondas de rádio não está relacionado com o dualismo onda-partícula.

Resposta: e

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O caráter dual da luz

Borges e Nicolau

Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1: resolução

As naturezas corpuscular e ondulatória não são antagônicas mas, sim, complementares: é a complementaridade de Bohr.

Resposta: b

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O caráter dual da luz

Exercícios básicos

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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O caráter dual da luz

Exercícios básicos

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

Exercícios básicos

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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37ª aula
O caráter dual da luz

Exercícios básicos

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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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 5: resolução

É o fenômeno da difração que consiste em uma onda contornar um obstáculo.

Resposta: b

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 4: resolução

Para Sílvia:

L = 3.λ_S/2 => λ_S = 2.L/3

Para Patrícia:

L = 5.λ_P/2 => λ_P = 2.L/5

v = λ_S.f_S = λ_P.f_P => f_S/f_P = λ_P/λ_S = (2.L/5)/(2.L/3) => f_S/f_P = 0,6

Resposta: d

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 3: resolução

Vamos determinar o comprimento de onda das ondas que formam a onda estacionária:

v = λ.f => 320 = λ.80 => λ = 4,0 m => λ/2 = 2,0 m

Portanto, a distância de nó a nó é de 2,0 m.

Sendo de 2,0 m a distância de nó a nó, concluímos que em 8,0 m temos quatro espaços de nó a nó. Isso ocorre na alternativa d.

Resposta: d

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 2: resolução

O trecho 1 2 3 que incide na extremidade fixa volta invertido e se superpõe ao trecho 3 4 5 que está incidindo na extremidade. A superposição entre eles é construtiva e tem altura de 4,0 cm. O instante em que ocorre a superposição corresponde ao intervalo de tempo para o trecho 3 4 5 atingir a extremidade e, portanto, percorrer 60 cm.

De v = Δs/Δt vem: 1,0.10⁴cm/s = 60cm/Δt => Δt = 6,0.10^-3 s

Resposta: 6,0.10^-3 s

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios de Revisão

Revisão/Ex 1: resolução

Os pontos dos pulsos percorrem 2,0 (cm/s) x 2,0 (s) = 4,0 cm. Na figura A representamos os pulsos nos instantes  t = 0 e t = 2,0 s. Na figura B temos o pulso resultante no instante t = 2,0 s:

Resposta: a

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios básicos: 

Exercício 5: resolução

Ocorre difração das ondas sonoras.

Resposta: c

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios básicos: 

Exercício 4: resolução

6.(λ/2) = 1,2 m => λ = 0,40 m

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios básicos: 

Exercício 3: resolução

4.(λ/2) = 1,0 m => λ = 0,50 m

v = λ.f => v = 0,50.10 => v = 5,0 m/s

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Fenômenos Ondulatórios

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x
Exercícios básicos: 

Exercício 2: resolução

a) a = a₁ + a₂ = 3 cm + 2 cm = 5 cm

b) a = a₁ - a₂ = 3 cm – 2 cm = 1 cm
c) a = 0

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Fenômenos Ondulatórios

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Exercícios básicos: 

Exercício 1: resolução

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