UCP FÍSICA MODERNA EXERCÍCIOS 2º semestre 2017 TURMAS E PRD A5 E MEC A5 E CIV A5

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PETRÓPOLIS
EXERCÍCIOS DE FISICA MODERNA PARA P2 * TURMAS: E-MEC-A5, E-CIV-A5 E E-PRD-A5 
 2º SEMESTRE DE 2017 * Prof. Edio Gomes Henriques
Um raio luminoso que se propaga no ar “nar =1″ incide obliquamente sobre um meio transparente de índice de refração n, fazendo um ângulo de 60° com a normal. Nessa situação, verifica-se que o raio refletido é perpendicular ao raio refratado, como ilustra a figura. Calcule o índice de refração do meio e o desvio sofrido pelo raio luminoso. 
A figura representa um raio de luz monocromática que se refrata na superfície plana de separação de dois meios transparentes, cujos índices de refração são n1 e n2. Com base nas medidas expressas na figura, onde C é uma circunferência, calcular a razão n2/n1.
De uma lanterna colocada no ar (n = 1,0) sai um estreito feixe de luz que incide na superfície de separação entre o ar e um líquido transparente, refratando-se conforme mostra a figura. Qual o índice de refração do líquido?
Um raio de luz monocromática incide sobre a superfície plana de um bloco de vidro de tal modo que o raio refletido R forma um ângulo de 90o com o raio refratado r. O ângulo entre o raio incidente I e a superfície de separação dos dois meios mede 32o, como mostra a figura. Quais os valores dos ângulos de incidência e de refração?
Determine a frequência de corte para um metal cuja função trabalho seja 2,3eV. Dados: Considere a constante de Planck como h = 4,0.10 – 15 eV.s
6) A função trabalho de um dado metal é 2,5 eV.
a) Verifique se ocorre emissão fotoelétrica quando sobre esse metal incide luz de comprimento de onda λ = 6,0×10-7 m. A constante de Planck é h ≈ 4,2×10-15 eV∙s e a velocidade da luz no vácuo é c = 3,0×108m/s.
b) Qual é a freqüência mais baixa da luz incidente capaz de arrancar elétrons do metal?
A descoberta do efeito fotoelétrico e sua explicação pelo físico Albert Einstein, em 1905, teve grande importância para a compreensão mais profunda da natureza da luz. No efeito fotoelétrico, os fotoelétrons são emitidos, de um cátodo C, com energia cinética que depende da freqüência da luz incidente e são coletados pelo ânodo A, formando a corrente I mostrada. Atualmente, alguns aparelhos funcionam com base nesse efeito e um exemplo muito comum é a fotocélula utilizada na construção de circuitos elétricos para ligar/desligar as lâmpadas dos postes de rua. Considere que em um circuito foi construído conforme a figura e que o cátodo é feito de um material com função trabalho W= 3,0 eV (elétron-volt). Se um feixe de luz incide sobre C, calcule o valor de freqüência f da luz para que sejam, sem qualquer outro efeito, emitidos fotoelétrons com energia cinética máxima Ec = 3,6 eV, em hertz?
Dados: h = 6,6.10-34J.s  —  1 eV = 1,6.10-19J
7) O césio metálico tem uma função trabalho (potencial de superfície) de 1,8 eV.
Qual a energia cinética máxima dos elétrons, em eV, que escapam da superfície do metal quando ele é iluminado com luz ultravioleta de comprimento de onda igual a 327 nm? 
Considere: 1eV=1,6.10-19J; h=6,63.10-34J.s e C=3,0.108m/s.
8) Quais das seguintes substâncias, Ta(4,2), W (4,5), Ba (2,5), Li (2,3) (função trabalho, em eV, entre parênteses), podem ser usadas para confeccionar uma fotocélula para ser usada com luz visível? Os valores aproximados dos comprimentos de onda (em nm) no visível são apresentados na tabela abaixo
	Violeta
	Azul
	Verde
	Amarelo
	Laranja
	Vermelho
	425
	475
	525
	575
	625
	675
9)  Determine a energia cinética máxima dos fotoelétrons se a função trabalho do material é de 2,3 eV e a freqüência da radiação é de 3,0x1015 Hz.
10) A função trabalho do potássio é igual a 2,24 eV. A energia cinética máxima de um fóton emitido é de 1,90 eV. Determine a frequência e o comprimento de onda da radiação eletromagnética que produziu essa emissão.
Dados: constante de Planck h = 4,14.10-15 eV.s. velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vácuo 0-c = 3.108 m/s.
11) A relatividade proposta por Galileu e Newton na Física Clássica é reinterpretada pela Teoria da Relatividade Restrita, proposta por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, que é revolucionária porque mudou as idéias sobre o espaço e o tempo, uma vez que a anterior era aplicada somente a referenciais inerciais. Em 1915, Einstein propôs a Teoria Geral da Relatividade válida para todos os referenciais (inerciais e não inerciais).  
Ainda acerca do assunto tratado no texto, resolva a seguinte situação-problema: Considere uma situação “fictícia”, que se configura como uma exemplificação da relatividade do tempo.
12) Um grupo de astronautas decide viajar numa nave espacial, ficando em missão durante seis anos, medidos no relógio da nave.
Quando retornam a Terra, verifica-se que aqui se passaram alguns anos.
Considerando que c é a velocidade da luz no vácuo e que a velocidade média da nave é 0,8c, depois de quanto tempo retornam a Terra?
13) Segundo a Teoria da Relatividade Restrita de Albert Einstein, o tempo transcorre de maneira diferente para observadores com velocidades diferentes. Isso significa que, para um observador em um referencial fixo, transcorre um intervalo de tempo Δt entre dois eventos, enquanto para um observador em um referencial que viaja com uma velocidade constante v, em relação ao referencial anterior, o intervalo de tempo entre os mesmos eventos será Δt`. Os dois intervalos de tempo estão relacionados por
que representa uma dilatação temporal. Nesta expressão, c é a velocidade da luz no vácuo. Com esta teoria surge o paradoxo dos gêmeos: para o piloto de uma espaçonave que realizou uma viagem espacial, com uma velocidade constante de 0,8c, transcorreram 18 anos até o seu retorno à Terra.
Para o gêmeo que ficou na Terra, calcule quanto tempo durou a viagem do seu irmão, o piloto.
14) Um observador em um laboratório na Terra determina que a vida média de um nêutron é de 6,42 x 102 s.  Qual é a vida média do nêutron registrada por um observador em uma nave espacial movendo-se em relação ao laboratório com uma velocidade de 2 x 1018 m/s ?
15) Se o astronauta de uma nave assistiu um filme durante 150 minutos, o filme dentro da nave. Quanto tempo durou o filme para uma pessoa que o assistiu da Terra, admitindo que a velocidade da nave é 0,8c onde c é a velocidade da luz no vácuo?
16) Uma placa de sódio possui função trabalho de 2,3 eV, qual a frequência mínima da radiação incidente para que ocorra o efeito fotoelétrico?
Dado: constante de Planck h = 4.10-15 eV.s