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3. Um foguete viaja a 0,9c e envia um sinal de luz para a Terra. Quanto tempo levará para o sinal chegar à Terra, segundo um observador na Terra, se o foguete está a 10 anos-luz de distância? a) 10 anos b) 11 anos c) 12 anos d) 9 anos Resposta: a) 10 anos Explicação: A luz sempre viaja à velocidade c, independentemente da velocidade do foguete. Portanto, o sinal levará 10 anos para chegar à Terra. 4. Um relógio em movimento a 0,5c em relação à Terra marca 20 segundos. Quanto tempo passa em um relógio estacionário na Terra? a) 15 segundos b) 20 segundos c) 25 segundos d) 30 segundos Resposta: c) 25 segundos Explicação: γ = 1 / √(1 - (0.5)²) = 1.155. Assim, t = t' * γ = 20 * 1.155 = 23.1 segundos. 5. Um astronauta viaja a 0,99c. Se ele tem 30 anos quando embarca, quantos anos ele terá ao retornar à Terra, onde 60 anos se passaram? a) 30 anos b) 40 anos c) 20 anos d) 10 anos Resposta: c) 20 anos Explicação: γ = 1 / √(1 - (0.99)²) ≈ 7.09. O tempo no foguete é t' = t / γ = 60 / 7.09 ≈ 8.45 anos. Portanto, o astronauta terá 30 - 8.45 = 21.55 anos. 6. Um objeto se move a 0,75c. Qual é a energia cinética relativística do objeto, se sua massa em repouso é 2 kg? a) 2.5 MJ b) 5.0 MJ c) 7.5 MJ d) 10.0 MJ Resposta: b) 5.0 MJ Explicação: A energia cinética relativística é dada por K = (γ - 1)mc². Aqui, γ = 1 / √(1 - (0.75)²) ≈ 1.51. Então, K = (1.51 - 1) * 2 * (3 x 10^8)² ≈ 5.0 MJ. 7. Um feixe de luz é emitido de um foguete que viaja a 0,6c. Qual é a velocidade do feixe de luz em relação à Terra? a) c b) 0.6c c) 0.8c d) 1.6c Resposta: a) c Explicação: De acordo com a relatividade, a velocidade da luz é sempre c em todos os referenciais. 8. Um astronauta experimenta uma aceleração constante de 9,8 m/s² por 10 segundos. Qual será sua velocidade final em relação à Terra, se ele começa em repouso? a) 49 m/s b) 98 m/s c) 147 m/s d) 196 m/s Resposta: b) 98 m/s Explicação: Usando a fórmula v = at, temos v = 9.8 * 10 = 98 m/s. 9. Um objeto com massa de 5 kg viaja a 0,4c. Qual é a sua energia total? a) 1.5 MJ b) 2.5 MJ c) 3.5 MJ d) 4.5 MJ Resposta: b) 2.5 MJ Explicação: A energia total é E = mc² + K. Primeiro, E = 5 * (3 x 10^8)² = 4.5 x 10^16 J e K = (γ - 1)mc² = 0.5 * 4.5 x 10^16 = 2.25 x 10^16 J, totalizando 2.5 MJ. 10. Um objeto com massa em repouso de 10 kg se move a 0,95c. Qual é sua massa relativística? a) 10 kg b) 12 kg c) 15 kg d) 20 kg Resposta: c) 15 kg Explicação: A massa relativística é m' = γm. Aqui, γ = 1 / √(1 - (0.95)²) ≈ 3.2. Assim, m' = 3.2 * 10 = 32 kg. 11. Um foguete viaja a 0,8c e envia um sinal que viaja a c. Quanto tempo levará para o sinal alcançar a Terra se o foguete está a 4 anos-luz de distância? a) 4 anos b) 5 anos c) 6 anos d) 8 anos Resposta: a) 4 anos Explicação: A luz viaja a c, então levará 4 anos para alcançar a Terra. 12. Um relógio na Terra e um relógio em um foguete que viaja a 0,6c estão sincronizados. Se o relógio do foguete marca 10 segundos, quanto tempo passou no relógio da Terra? a) 12 segundos b) 10 segundos c) 8 segundos d) 15 segundos Resposta: a) 12 segundos Explicação: γ = 1.25, então t = t' * γ = 10 * 1.25 = 12.5 segundos. 13. Um objeto se move a 0,85c. Qual é a sua energia cinética em relação a um observador em repouso, se sua massa em repouso é 3 kg?