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a) \( 3.20 \times 10^{-17} \, \text{J} \)
b) \( 3.06 \times 10^{-19} \, \text{J} \)
c) \( 4.54 \times 10^{-19} \, \text{J} \)
d) \( 1.00 \times 10^{-18} \, \text{J} \)
**Resposta: a) \( 3.20 \times 10^{-17} \, \text{J} \)**
**Explicação:** A energia do nível quântico é dada por \( E_n = \frac{n^2 h^2}{8mL^2} \).
Para \( n = 1 \), substituindo os valores, encontramos \( E_1 \approx 3.20 \times 10^{-17} \,
\text{J} \).
65. Um sistema quântico está em um estado descrito pela função de onda \( \psi(x) = A
e^{-mx^2} \). Qual é a condição para que o sistema tenha uma energia bem definida?
a) \( A \) é um número complexo
b) \( m > 0 \)
c) \( m 0 \)**
**Explicação:** Para que a função de onda represente um estado físico, \( m \) deve ser
positivo, garantindo que a função decai para zero quando \( |x| \) aumenta.
66. Um elétron tem uma quantidade de movimento de \( 9.0 \times 10^{-24} \, \text{kg
m/s} \). Qual é a sua energia cinética?
a) \( 4.0 \times 10^{-23} \, \text{J} \)
b) \( 2.0 \times 10^{-24} \, \text{J} \)
c) \( 3.0 \times 10^{-24} \, \text{J} \)
d) \( 5.0 \times 10^{-24} \, \text{J} \)
**Resposta: a) \( 4.0 \times 10^{-23} \, \text{J} \)**
**Explicação:** A energia cinética é dada por \( K.E. = \frac{p^2}{2m} \). Substituindo \( p
= 9.0 \times 10^{-24} \, \text{kg m/s} \) e \( m = 9.109 \times 10^{-31} \, \text{kg} \),
encontramos \( K.E. \approx 4.0 \times 10^{-23} \, \text{J} \).
67. Um fóton de energia \( 14.0 \, \text{eV} \) é emitido durante uma transição eletrônica.
Qual é o comprimento de onda correspondente?
a) \( 88 \, \text{nm} \)
b) \( 300 \, \text{nm} \)
c) \( 400 \, \text{nm} \)
d) \( 500 \, \text{nm} \)
**Resposta: a) \( 88 \, \text{nm} \)**
**Explicação:** Usando \( E = \frac{hc}{\lambda} \), onde \( E = 14.0 \, \text{eV} = 14.0
\times 1.602 \times 10^{-19} \, \text{J} \), e substituindo \( h = 6.626 \times 10^{-34} \,
\text{Js} \) e \( c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s} \), encontramos \( \lambda \approx 88 \,
\text{nm} \).
68. Um sistema quântico possui uma energia total de \( 45.0 \, \text{eV} \). Se a energia
cinética é \( 35.0 \, \text{eV} \), qual é a energia potencial?
a) \( 10.0 \, \text{eV} \)
b) \( 5.0 \, \text{eV} \)
c) \( 45.0 \, \text{eV} \)
d) \( 40.0 \, \text{eV} \)
**Resposta: a) \( 10.0 \, \text{eV} \)**
**Explicação:** A energia total é a soma da energia cinética e potencial: \( E_{total} =
K.E. + U \). Portanto, \( U = E_{total} - K.E. = 45.0 - 35.0 = 10.0 \, \text{eV} \).
69. Um elétron em um poço de potencial infinito de largura \( L = 0.0005 \, \text{nm} \) está
no seu estado fundamental. Qual é a sua energia?
a) \( 6.40 \times 10^{-17} \, \text{J} \)
b) \( 3.06 \times 10^{-19} \, \text{J} \)
c) \( 4.54 \times 10^{-19} \, \text{J} \)
d) \( 1.00 \times 10^{-18} \, \text{J} \)
**Resposta: a) \( 6.40 \times 10^{-17} \, \text{J} \)**
**Explicação:** A energia do nível quântico é dada por \( E_n = \frac{n^2 h^2}{8mL^2} \).
Para \( n = 1 \), substituindo os valores, encontramos \( E_1 \approx 6.40 \times 10^{-17} \,
\text{J} \).
70. Um sistema quântico está em um estado descrito pela função de onda \( \psi(x) = A
e^{-qx^2} \). Qual é a condição para que o sistema tenha uma energia bem definida?
a) \( A \) é um número complexo
b) \( q > 0 \)
c) \( q 0 \)**
**Explicação:** Para que a função de onda represente um estado físico, \( q
Claro! Aqui estão 100 problemas de Física Experimental em formato de múltipla escolha,
com contas e números de três dígitos, cada um com perguntas de tamanho médio,
resposta longa e explicação detalhada.
1. Um bloco de 150 kg é puxado por uma força horizontal de 450 N em uma superfície
horizontal com atrito. Se o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície é 0,2,
qual é a aceleração do bloco?
a) 1,5 m/s²
b) 2,0 m/s²
c) 3,0 m/s²
d) 4,0 m/s²
Resposta: b) 2,0 m/s²
Explicação: A força de atrito é F_atrito = μ * N, onde N = mg. Portanto, N = 150 kg * 9,81
m/s² = 1471,5 N e F_atrito = 0,2 * 1471,5 N = 294,3 N. A força resultante é F_resultante =
F_aplicada - F_atrito = 450 N - 294,3 N = 155,7 N. A aceleração é a = F_resultante/m =
155,7 N / 150 kg = 1,04 m/s².
2. Um carro de 1200 kg está viajando a 90 km/h quando freia e para em 5 segundos. Qual é
a força média exercida pelos freios?
a) 2400 N
b) 3600 N
c) 4800 N
d) 6000 N
Resposta: b) 3600 N
Explicação: A velocidade inicial em m/s é v = 90 km/h * (1000 m/km) / (3600 s/h) = 25
m/s. A desaceleração é a = (vf - vi) / t, onde vf = 0 m/s, vi = 25 m/s e t = 5 s, portanto a = (0 -
25) / 5 = -5 m/s². A força média é F = m * a = 1200 kg * 5 m/s² = 6000 N, mas como é uma
força de frenagem, é considerada positiva.
3. Um objeto de 500 g é lançado verticalmente para cima com uma velocidade inicial de
20 m/s. Qual é a altura máxima que o objeto alcança?
a) 20 m