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“Sempre que se mede a posição ou o momento linear de uma partícula (grandeza física proporcional à velocidade) num dado instante, incertezas experi...

“Sempre que se mede a posição ou o momento linear de uma partícula (grandeza física proporcional à velocidade) num dado instante, incertezas experimentais estão incluídas nas medidas. De acordo com a mecânica clássica, se aperfeiçoarmos os aparelhos de medida e os procedimentos experimentais, poderemos realizar medidas com uma incerteza arbitrariamente pequena. No entanto, a teoria quântica prevê que é fundamentalmente impossível medir simultaneamente a posição e o momento de uma partícula com exatidão infinita. Em 1927, Werner Heisenberg introduziu essa noção que é conhecida hoje como o princípio da incerteza de Heisenberg”. (Trecho adaptado de SERWAY, Raymond A.; JUNIOR John, W. Jewett. Princípios de Física – Óptica e Física Moderna, vol. 4. S„o Paulo: Thomson Learning, 2007, p. 1119.) Sabendo-se que a velocidade de um projétil de massa 1,0 g é conhecida com uma precisão de 1 µms-1, qual é a incerteza mínima na posição do projétil? Dados: ℏ= h/2π : constante de Planck reduzida (1,0545.10−34 J.s) a. 5.10-26 m b. 5.10-24 m c. 4.10-22 m d. 3.10-26 m e. 4.10-26 m

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Para determinar a incerteza mínima na posição do projétil, podemos usar o princípio da incerteza de Heisenberg, que estabelece que a incerteza na posição (Δx) e a incerteza no momento (Δp) de uma partícula estão relacionadas pela seguinte expressão: Δx * Δp ≥ ℏ/2 Onde ℏ é a constante de Planck reduzida. Neste caso, queremos determinar a incerteza mínima na posição (Δx), dado que a velocidade do projétil é conhecida com uma precisão de 1 µms^(-1), que pode ser convertida para kg.m.s^(-1) multiplicando por 10^(-6). Assumindo que a incerteza no momento (Δp) é igual à massa do projétil (1,0 g) multiplicada pela incerteza na velocidade (1 µms^(-1)), podemos substituir esses valores na expressão do princípio da incerteza: Δx * (1,0 g * 1 µms^(-1)) ≥ ℏ/2 Agora, vamos converter a massa do projétil para kg (1,0 g = 0,001 kg) e substituir o valor da constante de Planck reduzida (ℏ = 1,0545 * 10^(-34) J.s): Δx * (0,001 kg * 1 * 10^(-6) m.s^(-1)) ≥ (1,0545 * 10^(-34) J.s)/2 Simplificando a expressão: Δx * 10^(-9) ≥ 5,2725 * 10^(-35) J.s Agora, dividindo ambos os lados da equação por 10^(-9): Δx ≥ 5,2725 * 10^(-26) m Portanto, a incerteza mínima na posição do projétil é de 5,2725 * 10^(-26) m. A alternativa correta é a letra a) 5.10^(-26) m.

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