Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna As fontes coerentes A e B emitem ondas eletromagnéticas com comprimento de onda de 2cm. O ponto P está a 4,86m de A e a 5,24m de B. Qual é a diferença de fase em P entre essas duas ondas? Nota: 20.0 A 119,38rad Você acertou! Devemos calcular a diferença de percurso entre as ondas, ou seja 5,24-4,86=0,38m. A diferença de fase pode ser encontrada através de uma regra de três, tal que δ=Δx⋅2π/λ=0,38⋅2π/0,02=119,38radδ=Δx⋅2π/λ=0,38⋅2π/0,02=119,38rad B 111,23 rad C 97,36rad D 127,03rad Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Dois alto-falantes pequenos A e B, afastados um do outro por 1,40m, estão enviando som com comprimento de onda de 34cm em todas as direções e todos em fase. Uma pessoa no ponto P parte equidistante dos dois alto-falantes e caminha de modo que esteja sempre a 1,5m do alto falante B. Para quais valores de x o som que essa pessoa escuta será (a) construtivo, (b) destrutivo? Limite sua solução aos casos onde x≤1,50mx≤1,50m. Nota: 20.0 A construtiva: 1,5m; 1,16m; 0,82m; 0,48m; 0,14m. destrutiva: 1,33m; 0,99m; 0,65m; 0,31m. Você acertou! Para interferência construtiva temos a condição 1,5−x=mλ1,5−x=mλ, então x0=1,5mx0=1,5m x1=1,5−1⋅0,34=1,16mx1=1,5−1⋅0,34=1,16m x2=1,5−2⋅0,34=0,82mx2=1,5−2⋅0,34=0,82m x3=1,5−3⋅0,34=0,48mx3=1,5−3⋅0,34=0,48m x4=1,5−4⋅0,34=0,14mx4=1,5−4⋅0,34=0,14m Para interferência construtiva temos a condição 1,5−x=(m+1/2)λ1,5−x=(m+1/2)λ, então x0=1,5−(0−1/2)⋅0,34=1,33mx0=1,5−(0−1/2)⋅0,34=1,33m x1=1,5−(1−1/2)⋅0,34=0,99mx1=1,5−(1−1/2)⋅0,34=0,99m x2=1,5−(2−1/2)⋅0,34=0,65mx2=1,5−(2−1/2)⋅0,34=0,65m x3=1,5−(3−1/2)⋅0,34=0,31mx3=1,5−(3−1/2)⋅0,34=0,31m B construtiva: 1,4m; 1,13m; 0,87m; 0,42m; 0,11m. destrutiva: 1,23m; 0,59m; 0,35m; 0,11m. C construtiva: 1,55m; 1,06m; 0,72m; 0,44m; 0,11m. destrutiva: 1,37m; 0,92m; 0,55m; 0,21m. D construtiva: 1,59m; 1,13m; 0,72m; 0,58m; 0,24m. destrutiva: 1,35m; 0,95m; 0,45m; 0,21m. Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma luz coerente com comprimento de onda de 450nm450nm incide sobre uma fenda dupla. Em um anteparo a 1,80m1,80m de distância, a distância entre as franjas escuras é 3,90mm3,90mm. Qual é o espaçamanto entre as fendas? Nota: 0.0 A 0,103 mm B 0,114mm0,114mm C 0,146mm0,146mm D 0,207mm0,207mm dsenθ1=(m+1/2)λdsenθ1=(m+1/2)λ dsenθ2=(m+1/2+1)λdsenθ2=(m+1/2+1)λ subtraindo d(senθ2−senθ1)=λd(senθ2−senθ1)=λ a partir da trigonometria tanθ1≃senθ1=y/Ltanθ1≃senθ1=y/L tanθ2≃senθ2=(y+x)/Ltanθ2≃senθ2=(y+x)/L subtraindo senθ2−senθ1=x/Lsenθ2−senθ1=x/L com isso dx/L=λdx/L=λ substituindo os valores encontramos o resultado d=1,80.450×10−90,0039=0,000207m=0,207mmd=1,80.450×10−90,0039=0,000207m=0,207mm Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma luz coerente que contém dois comprimentos de onda 660nm e 470nm, passa por duas fendas estreitas separadas por 0,3mm, e a figura de interferência pode ser vista sobre um anteparo a 4m das fendas. Qual é a distância no anteparo entre as primeiras franjas brilhantes dos dois comprimentos de onda? Nota: 20.0 A 2,52mm Você acertou! Devemos encontrar o angulo teta para o primeiro maximo de cada um dos comprimentos de onda. Isso pode ser obtido através da equação dsenθ=mλdsenθ=mλ, assim θ1=arcsen(mλ1/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3radθ1=arcsen(mλ1/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3radθ1=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3radθ1=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅660×10−9/0,3×10−3)=2,2×10−3rad θ2=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅470×10−9/0,3×10−3)=1,57×10−3radθ2=arcsen(mλ2/d)=arcsen(1⋅470×10−9/0,3×10−3)=1,57×10−3rad a posição de cada uma das franjas na tela pode ser obtida através da função tangente, tgθ=y/Ltgθ=y/L, então y1=tgθ1L=tg(2,2×10−3)⋅4=8,8×10−3y1=tgθ1L=tg(2,2×10−3)⋅4=8,8×10−3 y2=tgθ2L=tg(1,57×10−3)⋅4=6,28×10−3y2=tgθ2L=tg(1,57×10−3)⋅4=6,28×10−3 portanto, a distância entre as franjas será 2,52mm B 3,32mm C 2,32mm D 1,89mm Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Duas fendas separadas por uma distância de 0,450mm são colocadas a uma distância de 75cm de uma tela. Qual é a distância entre a segunda e a terceira franja enscura na figura de interferência que se forma sobre a tela quando as fendas são iluminadas por uma luz coerente de comprimento de onda igual a 500nm? Nota: 20.0 A 0,83mm Você acertou! primeiro devemos obter o angulo formado por cada uma das franjas, o que pode ser obtido da expressão dsenθ=(m+1/2)λdsenθ=(m+1/2)λ, então θ3=arcsen(3,5⋅500×10−9/0,45×10−3)=3,89×10−3)radθ3=arcsen(3,5⋅500×10−9/0,45×10−3)=3,89×10−3)rad θ2=arcsen(2,5⋅500×10−9/0,45×10−3)=2,78×10−3)radθ2=arcsen(2,5⋅500×10−9/0,45×10−3)=2,78×10−3)rad sabendo os angulos podemos encontrar as posições de cada franja na tela partir da trigonometria, assim y3=tg(θ3)L=tg(3,89×10−3)⋅75×10−2=2,92×10−3y3=tg(θ3)L=tg(3,89×10−3)⋅75×10−2=2,92×10−3 y2=tg(θ2)L=tg(2,78×10−3)⋅75×10−2=2,09×10−3y2=tg(θ2)L=tg(2,78×10−3)⋅75×10−2=2,09×10−3 logo, a distância entre as franjas será de 0,83mm B 0,45mm C 0,91mm D 0,67mm Conheça o novo AVA Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma luz monocromática incide normalmente sobre uma rede de transmissão plana. O máximo de primeira ordem na figura de interferência fica a um ângulo de 11,3 graus. Qual é a posição angular do máximo de quarta ordem? Nota: 20.0 A 51,6 graus Você acertou! Podemos substituir os dados na equação geral dsenθ=mλdsenθ=mλ. Dividindo as equações obtidas e tomando o arco seno, obtemos o valor desejado. B 38,7 graus C 65,3 graus D 57,8 graus Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna A película de uma bolha de sabão tem o mesmo índice de refração da água, ou seja, n=1,33. Na parte interna e na parte externa da bolha existe ar. (a) Qual é o comprimento de onda (no ar) da luz mais fortemente refletida em um ponto em que a espessura da película é igual a 290nm? A que cor isso corresponde? (b) Repita o item (a) cosiderando a espessura da película igual a 340nm. Nota: 0.0 A 514nm (verde), 603nm (laranja) Os feixes que se interferem exibem uma diferença de fase de meio comprimento de onda. Sendo assim, a equação para interferência construtiva será λar=4tnbolha/(2m+1)λar=4tnbolha/(2m+1) B 520nm (verde), 623nm (laranja) C 501nm (verde), 624nm (laranja) D 432nm (verde), 587nm (laranja) Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Se uma rede de difração produz uma faixa brilhante de terceira ordem para a luz vermelha (de comprimento de onda de 700nm) a 65 graus do máximo central, em que ãngulo estará a faixa brilhante de segunda ordem para a luz violeta (de comprimento de onda de 400nm)? Nota: 20.0 A 20,2 graus Você acertou! Podemos empregar a equação geral dsenθ=mλdsenθ=mλ. Dividindo as duas equações obtidas e tomando o arco seno encontramos o que se pede. B 17,8 graus C 30,2 graus D 23,7 graus Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma luz monocromática proveniente de uma fonte distante incide sobre uma fenda com 0,75mm de largura. Sobre a tela, a uma distância de 2m da fenda, verifica-se que a distância entre o primeiro mínimo e o máximo central da figura de difração é igual a 1,35mm. calcule o comprimento de onda da luz. Nota: 20.0 A 506nm Você acertou! Atravé da trigonometria podemos encontrar o valor do ângulo, assim θ1=arctg(y1/L)=arctg(1,35×10−3/2)=0,000675radθ1=arctg(y1/L)=arctg(1,35×10−3/2)=0,000675rad. Agora podemos empregar a equação geral asenθ=mλasenθ=mλ. B 305nm C 707nm D 408nm Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna A distância entre dois satélites a uma altitude de 1200km é 28km.Se eles enviam micro-ondas de 3,6cm, qual é o diâmetro necessário (pelo critério de Rayleigh) para que uma antena em forma de prato seja capaz de resolver as duas ondas transmitidas por eles? Nota: 20.0 A 1,88m Você acertou! A distância angular pode ser obtida através das trigonometria tg(α/2)=(d/2)/htg(α/2)=(d/2)/h. Assim α=2arctg((d/2)/h)=2arctg((28/2)/1200)=0,0233radα=2arctg((d/2)/h)=2arctg((28/2)/1200)=0,0233rad. Substituindo esse valor na equação de Rayleigh αc=1,22λ/Dαc=1,22λ/D, encontramos D=1,88m B 1,38m C 1,97m D 2,05m Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma espaçonave se afasta da Terra com velocidade de 4,8×106m/s4,8×106m/s em relação à Terra e a seguir volta com a mesma velocidade. A espaçonave transporta um relógio atômico que foi cuidadosamente sincronizado com outro relógio idêntico que permaneceu na Terra. A espaçonave retorna a seu ponto de partida 365 dias mais tarde, conforme medido pelo relógio que ficou na Terra. Qual é a diferença entre os intervalos de tempo, em horas, medidos pelos dois relógios? Qual dos dois relógios indica o menor intervalo de tempo? C=3X108m/s Nota: 20.0 A O relógio da espaçonave marca o menor tempo, com uma diferença de 1,12horas. Você acertou! O tempo medido pelo observador da Terra não é o tempo próprio. Sendo assim, Δtp=Δt/γ=8760√1−(4,8×106/(3×108))2=8758,88horasΔtp=Δt/γ=87601−(4,8×106/(3×108))2=8758,88horas onde empregamos o fato de 365 dias corresponder a 8760 horas. Portando a diferença entre os intervalos será de 1,12horas. Tendo em vista que o relógio da espaçonave marca o tempo próprio este relógio também marca o menor tempo. B O relógio da Terra marca o menor tempo, com uma diferença de 1,12horas. C O relógio da espaçonave marca o menor tempo, com uma diferença de 1,32horas. D O relógio da Terra marca o menor tempo, com uma diferença de 1,32horas. Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Em relação a um observador na Terra, a pista de lançamento de uma espaçonave possui 3600m de comprimento. (a) Qual é o comprimento da pista medido pelo piloto de uma espaçonave que se desloca com velocidade igual a 4×107m/s4×107m/s em relação à Terra? (b) Uma observadora em repouso na Terra mede o intervalo de tempo desde o momento em que a espaçonave está diretamente sobre o início da pista até o instante em que está diretamente sobre o final da pista. Que resultado ela obtém? (c) O piloto da espaçonave mede o intervalo de tempo desde o momento em que a espaçonave passa diretamente sobre o início da pista até o instante em que ela passa diretamente sobre o final da pista. Que resultado ele obtém? Nota: 20.0 A (a) 3567,86m (b) 90μμs (c) 89,2μμs Você acertou! A alternativa (a) pede o comprimento que não é próprio, sendo assim L=Lp/γ=3600√1−(4×107/(3×108))2=3567,86mL=Lp/γ=36001−(4×107/(3×108))2=3567,86m Para questão (b) podemos empregar um MRU para o observador terrestre: t=x/v=3600/(4×107)=90μst=x/v=3600/(4×107)=90μs Na questão (c) temos um MRU para o piloto: t=x/v=3567,86/(4×107)=89,2μst=x/v=3567,86/(4×107)=89,2μs também podemos empregar a equação para dilatação do tempo: Δtp=Δt/γ=90√1−(4×107/(3×108))2=89,2μsΔtp=Δt/γ=901−(4×107/(3×108))2=89,2μs B (a) 3667,86m (b) 92μμs (c) 87,2μμs C (a) 3767,86m (b) 91,4μμs (c) 90,2μμs D (a) 3459,86m (b) 89μμs (c) 90,2μμs Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma espaçonave de outro planeta está voando a uma grande distância e passa sobre a vertical onde você está em repouso. Você vê o farol da espaçonave piscar durante 0,15s. O comandante da espaçonave verifica que o farol ficou aceso durante 12ms. (a) Qual dessas duas medidas de intervalo de tempo corresponde ao tempo próprio? (b) Qual é o módulo da velocidade da espaçonave expressa como uma fração de c? Nota: 20.0 A (a) O tempo próprio é aquele medido pelo piloto, isto é, 12ms (b) 0,997c Você acertou! A velocidade da espaçonave pode ser obtida através da expressão da dilatação do tempo, sendo assim, 1/γ=Δtp/Δt→1−(v/c)2=(Δtp/Δt)21/γ=Δtp/Δt→1−(v/c)2=(Δtp/Δt)2 então v=c√1−(Δtp/Δt)2=c√1−(0,012/0,15)2=0,997cv=c1−(Δtp/Δt)2=c1−(0,012/0,15)2=0,997c B (a) O tempo próprio é aquele medido pelo piloto, isto é, 12ms (b) 0,879c C (a) O tempo próprio é aquele medido por você, isto é, 0,15s (b) 0,997c D (a) O tempo próprio é aquele medido por você, isto é, 0,15s (b) 0,879c Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna ?Diga isso ao juiz.? (a) Qual deve ser a velocidade com a qual você tem de se aproximar de um sinal de trânsito vermelho (λ=675nmλ=675nm) para que ele aparente uma cor amarela (λ=575nmλ=575nm)? Expresse sua resposta em termos da velocidade da luz. (b) Se você usou isso como desculpa para nao pagar a multa pelo avanço do sinal vermelho, quanto você teria de pagar de multa pelo excesso de velocidade? Suponha que seja cobrada uma multa de 1 real para cada Km/h de excesso de velocidade acima da velocidade permitida de 90Km/h. Nota: 20.0 A (a) 0,16c (b) 170 milhões de reais Você acertou! Podemos empregar a equação do efeito Doppler de paroximação e a relação f=c/λf=c/λ. Com um pouco de álgebra obtemos o resultado v=c(Λ2−1)/(Λ2+1)=0,16c=0,48×108m/s=0,17×109Km/hv=c(Λ2−1)/(Λ2+1)=0,16c=0,48×108m/s=0,17×109Km/h onde empregamos Λ=λ0/λ=675/575=1,17Λ=λ0/λ=675/575=1,17 sendo assim, a multa será de 170 milhões de reais. B (a) 0,12c (b) 170 reais C (a) 0,9c (b) 5 mil reais D (a) 0,7c (b) 13 milhões de reais Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma partícula instável se forma a partir de um raio cósmico na atmosfera superior da Terra e se desloca verticalmente de cima para baixo com velocidade igual a 0,99540c em relação à Terra. Um cientista em repouso na superfície terrestre verifica que essa partícula é criada a uma altura de 45km. (a) Em relação ao cientista, quanto tempo a partícula leva para se deslocar 45km até a superfície da Terra? (b) Use a fórmula da contração do comprimento para calcular a distância entre a partícula e a Terra no momento em que ela foi criada, em relação ao sistema de referência da própria partícula. (c) No sistema de referência da partícula, qual é o intervalo de tempo desde o momento em que ela é criada até o instante em que ela atinge a superfície da Terra? Calcule esse tempo aplicando a fórmula da dilatação do tempo e também a distância calculada no item (b). Os dois resultados concordam? Nota: 20.0 A (a) 151μs151μs, (b) 4,3Km, (c) 14,5ms; os resultados são os mesmos. Você acertou! (a) Em relação ao cientista temos um MRU, portanto t=x/v=45×103/0,99540c=151μst=x/v=45×103/0,99540c=151μs (b) Os 45Km foram medidos no referencial de repouso, portanto, esse valor corresponde ao comprimento próprio. Sendo assim, no referencial da partícula esse a distância obsevada será dada por L=Lp/γ=45×103√1−0,995402=4,3KmL=Lp/γ=45×1031−0,995402=4,3Km (c) Nesse caso o tempo medido pelo observado terrestre não é o tempo próprio, assim teremos Δtp=Δt/γ=151×10−6√1−0,995402=14,5×10−6sΔtp=Δt/γ=151×10−61−0,995402=14,5×10−6s Empregando a distância calculada no item (b) teremos um MRU. Assim, o tempo será Δtp=x/v=4,3×103/0,995540c=14,4×10−6sΔtp=x/v=4,3×103/0,995540c=14,4×10−6s B (a) 121μs121μs, (b) 4,7Km, (c) 12,5ms; os resultados não são os mesmos. C (a) 19μs19μs, (b) 3,9Km, (c) 13,5ms; os resultados são os mesmos. D (a) 160μs160μs, (b) 5Km, (c) 17ms; os resultados não são os mesmos. Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma luz de laser tem uma potência de saída de 5mW emite uma luz vermelha, com comprimento de onda de 650nm. Determine o momento linear de cada fóton? Assinale a alternativa correta. Nota: 20.0 A 1,02X10-27kg.m²/s² Você acertou! B 2,24X10-27kg.m²/s² C 6,02X10-27kg.m²/s² D 12,32X10-35kg.m²/s²Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma luz de laser tem uma potência de saída de 5mW emite uma luz vermelha, com comprimento de onda de 650nm. Quantos fótons o laser emite a cada segundo? Nota: 20.0 A 1,11x1015 fótons por segundo B 1,45x1015 fótons por segundo C 1,63x1016 fótons por segundo Você acertou! D 1,97x1016 fótons por segundo Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Realizando um experimento de efeito fotoelétrico com uma luz de uma determinada frequência , você verifica que é necessária uma diferença de potencial invertida de 1,25V para anular a corrente. Determine a energia cinética máxima. Assinale a alternativa correta. Nota: 20.0 A 1,01x10-18 J B 1,23x10-18 J C 1,32x10-19 J D 2,00x10-19 J Você acertou! Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Numa determinada experiência de efeito fotoelétrico com uma luz de uma determinada frequência , você verifica que é necessária uma diferença de potencial invertida de 1,25V para anular a corrente. Determine a velocidade máxima dos fotoelétrons emitidos. Assinale a alternativa correta. Nota: 20.0 A 2,03x103m/s B 3,43x103m/s C 4,23x105m/s D 6,63x105m/s Você acertou! Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Um laser produz uma luz de comprimento de onda de 800nm em pulsos ultra curtos de 4,00x10-15s. A energia em um único pulso produzido por esse tipo de laser é 2,00x10-6J, e os pulsos se propagam no sentido positivo da direção x. Determine a incerteza mínima da frequência da luz no pulso. Nota: 20.0 A 1,0x1012Hz B 1,45x1012Hz C 1,49x1013Hz D 1,99x1013Hz Você acertou! Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Calcular a energia de um fóton de luz vermelha de 600nm de comprimento de onda. h=6,62x10-34J.s c=3x108m/s E=hf c=λλf Assinale a alternativa correta. Nota: 20.0 A 1,23 x 10 -19J B 2,64 x 10 -19J C 3,03 x 10 -19J D 3,31 x 10 -19J Você acertou! Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Determinar a diferença de potencial que se deve aplicar para deter os fotoelétrons emitidos por uma superfície de níquel sob ação da luz ultravioleta de 200nm de comprimento de onda. O limite de energia do níquel vale 5,01eV. h=6,62x10-34J.s c=3x108m/s 1eV=1,60x10-19J E=h f f=c/λλ Assinale a alternativa correta. Nota: 20.0 A 0,8V B 1,20V Você acertou! C 2,40V D 3,6V Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Determinar o comprimento de onda associada aos fotoelétrons emitidos por uma superfície de cobre sob a ação de luz visível. O limiar de energia corresponde a 4,4eV. h=6,62x10-34J.s c=3x108m/s 1eV=1,60x10-19J c=λf=hc/hfc=λf=hc/hf Assinale a altenativa correta. Nota: 20.0 A 189nm B 230nm C 282nm Você acertou! D 383nm Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Determinar a massa de um elétron cuja velocidade é igual a metade da velocidade da luz. m=9,11x10-31kg h=6,62x10-31J.s c=3x108m/s m=mo/γγ Nota: 20.0 A 1,05 x 10 -30kg Você acertou! B 2,10 x 10 -30kg C 3,15 x 10 -30kg D 5,25 x 10 -30kg Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Qual a diferença de potencial que devemos aplicar a um microscópio eletrônico para que o comprimento de onda associado aos elétrons seja 0,5x10-10m. Ec=1/2mv2 = 1/2 m (h/mλλ)2 1eV=1,60x10-19J h=6,62x10-34J.s m=9,11x10-31kg Assinale a alternativa correta. Nota: 20.0 A 305V B 408V C 513V D 601V Você acertou!
Compartilhar