Fundamentos de Teoria da Relatividade e Física Quântica - Avaliação Final

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1Em 1913, o físico Niels Bohr (1885-1965) introduziu a ideia de quantização em 
seu modelo atômico corrigindo o modelo planetário de Rutherford. No átomo de 
Bohr, os elétrons poderiam ocupar órbitas permitidas ou estados estacionários, 
cuja energia variava de acordo com valores discretos ou múltiplos inteiros de um 
valor mínimo. Nesse sentido, o conceito de quantização de energia contribuiu para: 
A 
Explicar o surgimento do fóton. 
B 
A construção dos postulados de Einstein. 
C 
O surgimento do modelo atômico de Sommerfeld. 
D 
Explicar a radiação emitida por um corpo negro. 
2Um astronauta faz uma viagem a Sirius, que se localiza a uma distância de 8 anos-
luz da Terra. Ele mede o tempo da jornada de ida em 6 anos. Se a espaçonave se 
move em velocidade de 0,8 c, como a distância de 8 Ly pode ser reconciliada com o 
tempo de viagem de 6 anos medido pelo astronauta? 
A 
8 anos. 
B 
5 anos. 
C 
6 anos. 
D 
7 anos. 
3A Teoria da Relatividade Especial foi publicada em 1905 por Albert Einstein, 
concluindo estudos precedentes do matemático francês Henri Poincaré e do físico 
neerlandês Hendrik Lorentz, entre outros. Ela substituiu os conceitos 
independentes de espaço e tempo da Teoria de Newton pela ideia de espaço-tempo 
como uma entidade geométrica unificada. Assinale a alternativa CORRETA que 
apresenta um postulado da teoria de Einstein: 
A 
Um corpo está em equilíbrio estático se, em um sistema de referência inercial, a 
soma dos momentos for igual a zero. 
B 
A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de referência não 
inercial. 
C 
A luz tem velocidade invariante em relação a qualquer sistema de coordenadas 
inercial. 
D 
O produto da incerteza associada ao valor de uma coordenada xi e a incerteza 
associada ao seu correspondente momento linear pi não pode ser inferior, em 
grandeza, à constante de Planck normalizada. 
4Na mecânica quântica, a equação de Schrödinger é uma equação diferencial 
parcial que descreve como o estado quântico de um sistema físico muda com o 
tempo. Foi formulada no final de 1925, e publicada em 1926, pelo físico austríaco 
Erwin Schrödinger. Sobre a função da equação de Schrödinger, assinale a 
alternativa CORRETA: 
A 
Substituir a equação do movimento, a Segunda Lei de Newton, para qualquer 
referencial. 
B 
Descrever a função de estado do sistema, análogo a Lei de Newton. 
C 
Descrever as funcionalidades do universo, unidos em uma única equação. 
D 
Identificar as propriedades do átomo de hidrogênio. 
5Se um sistema tem um momento angular caracterizado pelo número quântico l = 
2, quais são os valores possíveis de Lz, qual é o módulo de L e qual é o menor 
ângulo possível entre L e o eixo z? 
A 
22,7°. 
B 
35,5°. 
C 
42,3°. 
D 
23,6°. 
6Sabe-se que a teoria quântica contém o princípio da incerteza que se fundamenta 
na teoria estatística. Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e 
F para as falsas: 
 
( ) A teoria quântica baseia-se, por exemplo, nas probabilidades de uma partícula 
ocupar em determinada posição. 
( ) Sabe-se que a teoria quântica contém o princípio da incerteza que se 
fundamenta na teoria determinista. Dessa forma, a teoria quântica baseia-se, por 
exemplo, na certeza de uma partícula ocupar determinada posição. 
( ) O físico alemão Werner Heisenberg enunciou o princípio da incerteza que nos 
diz ser impossível determinar com precisão, para um determinado instante, a 
posição e a velocidade de uma partícula. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - V - F. 
B 
V - F - V. 
C 
F - V - F. 
D 
F - F - V. 
7Em física, o momento magnético ou momento de dipolo magnético de um 
elemento pontual é um vetor que, em presença de um campo magnético 
(inerentemente vetorial), relaciona-se com o torque de ambos vetores no ponto no 
qual se situa o elemento. Considere um elétron em um átomo tem um momento 
angular orbital L1 com l1 = 2 e um segundo elétron tem um momento angular 
orbital L2 com l2 = 3. Quais são os números quânticos possíveis para o momento 
angular orbital total L = L1 + L2? 
A 
Os valores de l possíveis são 5, 4, 3, 2 e 1. 
B 
Os valores de l possíveis são 6, 5, 4, 3 e 2. 
C 
Os valores de l possíveis são 4, 3, 2 e 1. 
D 
Os valores de l possíveis são 5, 4, 3, 2, 1 e 0. 
8Os Raios X são radiações eletromagnéticas altamente energéticas, capazes de 
transpor materiais, como a nossa pele. Considere que Raios X com energia de 300 
keV apresentam espalhamento Compton de um alvo. Os raios espalhados são 
detectados a 37,0° em relação aos raios incidentes. Levando em conta essa 
situação, analise as sentenças a seguir: 
 
I- O deslocamento de Compton será 4,89 x 10^-4 nm. 
II- A energia do raio-x espalhado é 424 keV. 
III- A energia do elétron que recua é 31,8 keV. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
A 
Somente a sentença III está correta. 
B 
Somente a sentença I está correta. 
C 
As sentenças I e II estão corretas. 
D 
As sentenças I e III estão corretas. 
9Um observador estacionário na Terra observa duas espaçonaves A e B se 
movendo na mesma direção e sentido em direção à Terra. A espaçonave A está com 
velocidade 0,5 c e a espaçonave B com 0,80 c. De quanto será a velocidade da 
espaçonave A medida por um observador em repouso na espaçonave B? 
A 
0,5 c. 
B 
0,4 c. 
C 
0,6 c. 
D 
0,7 c. 
10No experimento de Davisson-Germer, elétrons de 54,0 eV foram difratados de 
um retículo de níquel. Se o primeiro máximo no padrão de difração foi observado a 
f = 50,0°, conforme a figura, qual era o espaçamento a no retículo entre as colunas 
de átomos verticais na figura? 
A 
0,574 nm. 
B 
0,218 nm. 
C 
0,449 nm. 
D 
0,366 nm.