Estudo Ativo Vol 4 - Ciências da Natureza-460-462

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ANOTAÇÕES
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exercícios de sala
1. (Ufrgs 2022)
Em seu postulado sobre “ondas de matéria”, Louis 
De Broglie afirma que qualquer partícula massiva 
que tenha momentum linear tem, também, um 
comportamento ondulatório.
O comprimento de onda dessa onda está relacionado 
com o momentum linear da partícula através 
a) da constante de Planck. 
b) da constante de Boltzmann. 
c) do número de Avogadro. 
d) da constante de Stefan-Boltzmann. 
e) da velocidade da luz. 
2. (Fcmscsp 2021)
Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr propôs 
um modelo para explicar o átomo de hidrogênio no 
qual o elétron, ao girar ao redor do próton, só podia 
ocupar órbitas cujas energias fossem dadas pela 
relação n 2
13,6E eV,
n
= - sendo n o número da órbita 
e eV (elétron-volt) a unidade de energia.
Quando o elétron se encontra no estado fundamen-
tal do átomo de hidrogênio, ou seja, na órbita n = 1 
a energia vale -13,6 eV Para transitar a órbitas com 
n maiores, o elétron deve absorver quantidades bem 
definidas de energia. 
Segundo o modelo de Bohr, ao sofrer uma transi-
ção da órbita n = 1 para a órbita n = 3 o elétron 
deve absorver uma quantidade de energia de, 
aproximadamente, 
a) 18,1 eV 
b) 9,1 eV 
c) 15,1 eV 
d) 4,5 eV 
e) 12,1 eV 
3. (Fuvest 2022)
O laser consiste em uma fonte de luz coerente e 
monocromática, sendo largamente utilizado em leito-
res de códigos de barras e também em aplicações na 
física, na medicina e em outras áreas. Seu princípio de 
funcionamento é baseado na emissão estimulada de 
fótons. Em um tipo comum de laser, uma quantidade 
de átomos é excitada para um estado de energia E2. 
Em seguida alguns desses átomos são estimulados a 
decair para um estado de energia menor E1, emitindo 
um fóton com energia dada pela diferença entre E2 e 
E1. De modo similar, esse decaimento estimula outros 
átomos a emitirem fótons formando um processo em 
cadeia com geração de luz.
a) Qual tipo de laser emite fótons com maior energia: 
o de luz vermelha ou o de luz azul? Justifique sua 
resposta.
b) Determine a frequência (em Hz) de um fóton com 
comprimento de onda na região de cor laranja mos-
trada na figura.
c) Determine o comprimento de onda de um fóton (em 
nm) considerando um laser cujas energias E2 e E1 
correspondem aproximadamente a 20,2 eV e 18,7 
eV, respectivamente.
Note e adote:
A energia E de um fóton relaciona-se com sua fre-
quência f por meio da relação E = hf, onde h = 4 x 
10-15 eV s e a frequência é dada em Hz.
Velocidade da luz no vácuo: c = 3 x 108m/s
Legenda para daltônicos: Gráfico do espectro visí-
vel com cores em função do comprimento de onda, 
que se inicia no azul (lado esquerdo a 400 nm), 
passando pelo verde (500 nm), amarelo (550 nm), 
laranja (600 nm) e terminando no vermelho (lado 
direito a 700 nm). 
4. (Famerp 2022)
A transparência de um material depende da frequên-
cia da luz que incide sobre ele. Na figura, à esquerda, 
está representada uma fonte que emite um feixe de 
luz de intensidade constante e frequência variável. 
O feixe incide sobre uma placa de vidro e pode ser 
transmitido para o outro lado da placa chegando a 
um detector. O gráfico da intensidade luminosa, rece-
bida pelo detector, em função da frequência da luz, 
está representado no lado direito da figura. Considere 
a velocidade da luz como sendo c = 3x108 m/s
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a) Considerando a linha vertical tracejada no gráfico 
da intensidade luminosa, a partir de qual compri-
mento de onda da luz, em metros, a placa de vidro 
começa a ser opaca? A que região do espectro ele-
tromagnético, representado abaixo, a luz com esse 
comprimento de onda pertence?
b) Para se ionizar um átomo de argônio no estado 
fundamental, ou seja, remover um elétron de sua 
última camada de energia, é necessária uma energia 
mínima de 2,5 x 10-18J Utilizando a relação de Plan-
ck-Einstein, Efoton = hf onde h = 6,6 x 10
-34m² kg/s e f 
é a frequência, se um elétron for removido do átomo 
de argônio ao absorver um fóton com frequência de 
4,0 x1015 Hz qual será sua energia cinética, ou seja, 
a energia restante, em joules, após a ionização? 
5. (Fuvest 2022)
Alguns equipamentos de visão noturna têm seu fun-
cionamento baseado no efeito fotoelétrico, uma das 
primeiras descobertas que contribuíram para o sur-
gimento da mecânica quântica. Nesses equipamen-
tos, fótons de frequência f emitidos por um objeto 
incidem sobre uma superfície metálica. Elétrons são 
então liberados da superfície e acelerados por um 
campo elétrico. Em seguida, o sinal eletrônico é 
amplificado e produz uma imagem do objeto.
Diferentemente do que a física clássica prevê, apenas 
os elétrons com energia hf acima de uma certa ener-
gia mínima E0 são liberados da superfície metálica.
Considerando a incidência de fótons com frequência da 
ordem de 1014 Hz, a ordem de grandeza do valor limite 
de E0 para que o equipamento funcione deve ser:
Note e adote:
Constante de Planck: h = 6,63 x 10-34J.s 
a) 10−50 J 
b) 10−40 J 
c) 10−30 J 
d) 10−20 J 
e) 10−10 J 
6. (Fcmscsp 2022)
A geração de energia no interior do Sol se dá por 
meio de fusões nucleares. O processo consiste basi-
camente na fusão de 4 núcleos de hidrogênio para 
formar 1 núcleo de hélio, sendo que a massa do 
núcleo produzido é menor que a soma das massas 
dos núcleos iniciais. Essa diminuta diferença de 
massa, 4,7 x 10-29kg é convertida em energia de 
acordo com a expressão proposta por Einstein: E = 
m.c² sendo E a energia gerada, m a diferença de 
massa e c a velocidade da luz no vácuo (3 x 108 m/s)
Sabendo-se que o Sol produz energia na razão de 
3,9 x 1026Js e considerando que toda energia seja 
gerada pelo processo de fusão de núcleos de hidro-
gênio em núcleos de hélio, a ordem de grandeza do 
número dessas fusões que ocorrem no interior do 
Sol a cada segundo é 
a) 1045. 
b) 1032. 
c) 1018. 
d) 1038. 
e) 1024. 
7. (Unesp 2021)
O efeito fotoelétrico é um processo em que ocorre a 
emissão de elétrons por uma placa metálica, chamados 
fotoelétrons, quando a radiação eletromagnética incide 
sobre ela com uma quantidade de energia suficiente 
para removê-los da superfície da placa. A quantidade 
mínima dessa energia que remove cada elétron é cha-
mada função trabalho do metal ( ).Φ No estudo desse 
efeito, considera-se que a energia (ε) associada a um 
fóton de determinada radiação que se propaga com fre-
quência f é dada pela expressão ε = h x f em que h é 
uma constante positiva. Nesse processo, essa energia 
é totalmente absorvida por um elétron ligado à placa, 
sendo parte utilizada para removê-lo do metal e o res-
tante transformada em energia cinética desse fotoelé-
tron cin(E ).= ε - Φ
A tabela apresenta as funções trabalho do sódio e 
do alumínio, expressas em joules.
Metal (J)Φ
Sódio 193,7 10-×