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Em uma explosão de uma mina de carvão foram utilizadas 1.000 toneladas de explosivo trinitrotolueno (TNT), o que equivale a 1,0 x 1012 calorias. Qual foi, aproximadamente, a quantidade de massa convertida em energia equivalente a essa explosão? (1 caloria = 4,18 J e c = 3,0 x 108 m/s)

a) 4,6 x 10–5 kg
b) 4,6 x 10–8 kg
c) 1,1 x 10–5 kg
d) 1,1 x 10–8 kg
e) 1,1 x 10–13 kg

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Ed

há 2 anos

Para calcular a quantidade de massa convertida em energia, podemos usar a famosa equação de Einstein, \(E = mc^2\), onde: - \(E\) é a energia em joules, - \(m\) é a massa em quilogramas, - \(c\) é a velocidade da luz (\(3,0 \times 10^8 \, m/s\)). Primeiro, precisamos converter a energia de calorias para joules. Sabemos que: \[ 1 \, \text{caloria} = 4,18 \, \text{J} \] Portanto, a energia total em joules é: \[ E = 1,0 \times 10^{12} \, \text{calorias} \times 4,18 \, \text{J/caloria} = 4,18 \times 10^{12} \, \text{J} \] Agora, usando a equação \(E = mc^2\), podemos resolver para \(m\): \[ m = \frac{E}{c^2} = \frac{4,18 \times 10^{12} \, \text{J}}{(3,0 \times 10^8 \, m/s)^2} \] Calculando \(c^2\): \[ c^2 = (3,0 \times 10^8)^2 = 9,0 \times 10^{16} \, m^2/s^2 \] Agora substituindo: \[ m = \frac{4,18 \times 10^{12}}{9,0 \times 10^{16}} \approx 4,64 \times 10^{-5} \, kg \] Assim, a quantidade de massa convertida em energia é aproximadamente \(4,6 \times 10^{-5} \, kg\). Portanto, a alternativa correta é: a) 4,6 x 10–5 kg.

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Analise as afirmacoes sobre tópicos de Física Moderna, I. A Física Moderna é a Física desenvolvida até o século XIX. II. A Mecânica Quântica, a Teoria da Relatividade e a Mecânica Newtoniana formam parte do conjunto de teorias da Física Moderna. III. A Física Moderna destaca que, em algumas situações, a luz se comporta como onda, e, em outras situações, como partícula. IV. O efeito fotoelétrico é um dos fenômenos explicados pela Física Moderna. Está correto apenas o que se afirma em:

a) II e III.
b) II.
c) III e IV.
d) II e IV.
e) I, II e IV.

Considere que as lâmpadas descritas na charge emitem luz amarela que incide na superfície de uma placa metálica colocada próxima a elas. Com base nos conhecimentos sobre o efeito fotoelétrico, assinale a alternativa correta.

a) A quantidade de energia absorvida por um elétron que escapa da superfície metálica é denominada de fótons e tem o mesmo valor para qualquer metal.
b) Se a intensidade luminosa for alta e a frequência da luz incidente for menor que a frequência-limite, ou de corte, o efeito fotoelétrico deve ocorrer na placa metálica.
c) Se a frequência da luz incidente for menor do que a frequência-limite, ou de corte, nenhum elétron da superfície metálica será emitido.
d) Quando a luz incide sobre a superfície metálica, os núcleos atômicos próximos da superfície absorvem energia suficiente e escapam para o espaço.
e) Quanto maior for a função trabalho da superfície metálica, menor deverá ser a frequência-limite, ou de corte, necessária para a emissão de elétrons.

A velocidade é uma grandeza relativa, ou seja, a sua determinação depende do referencial a partir do qual está sendo medida. A Teoria da Relatividade Especial, elaborada em 1905, pelo físico alemão Albert Einstein, afirma que o comprimento e a massa de um objeto são grandezas que também dependem da velocidade e, consequentemente, são relativas. Sobre a Teoria da Relatividade Especial, julgue os itens abaixo e marque a alternativa CORRETA. I. A massa de um objeto é independente da velocidade do mesmo, medida por qualquer referencial inercial. II. A velocidade da luz é um limite superior para a velocidade de qualquer objeto. III. Intervalos de tempo e de espaço são grandezas absolutas e independentes dos referenciais. IV. As leis da Física são as mesmas em todos os sistemas de referência inercial. V. Massa e energia são quantidades que não possuem nenhuma relação.

a) somente II e III estão corretas.
b) somente I e II estão corretas.
c) somente I e V estão corretas.
d) somente I e III estão corretas.
e) somente II e IV estão corretas.

A sensibilidade visual de humanos e animais encontra-se dentro de uma estreita faixa do espectro da radiação eletromagnética, com comprimentos de onda entre 380 nm e 760 nm. É notável que os vegetais também reajam à radiação dentro desse mesmo intervalo, incluindo a fotossíntese e o crescimento fototrópico. A razão para a importância dessa estreita faixa de radiação eletromagnética é o fato de a energia carregada por um fóton ser inversamente proporcional ao comprimento de onda. Assim, os comprimentos de onda mais longos não carregam energia suficiente em cada fóton para produzir um efeito fotoquímico apreciável, e os mais curtos carregam energia em quantidade que danifica os materiais orgânicos. A tabela apresenta o comprimento de onda de algumas cores do espectro da luz visível: Sabendo que a energia carregada por um fóton de frequência f é dada por E = h x f, em que h = 6,6 x 10–34 J·s, que a velocidade da luz é aproximadamente c = 3 x 108 m/s e que 1 nm = 10–9 m, a cor da luz cujos fótons carregam uma quantidade de energia correspondente a 3,96 x 10–19 J é:

a) azul.
b) verde.
c) amarela.
d) laranja.
e) vermelha.

Com base nessa explicação, são feitas três afirmacoes. I. A energia contida no fóton depende da frequência da radiação incidente. II. A radiação, ao incidir sobre uma superfície, pode arrancar elétrons desta. III. A energia cinética do elétron arrancado de uma superfície depende da intensidade da radiação incidente. Marque a alternativa correta.

a) Apenas a afirmação I está correta.
b) Apenas a afirmação II está correta.
c) Apenas a afirmação III está correta.
d) Apenas as afirmações I e II estão corretas.
e) Apenas as afirmações I e III estão corretas.

Analise as proposições com a relação à mecânica clássica, à mecânica relativística e à mecânica quântica. I. A mecânica clássica é válida para descrever os movimentos cujas velocidades sejam próximas à velocidade da luz. II. Quanto mais próxima da velocidade da luz estiver a velocidade de uma partícula menor serão os efeitos relativísticos. III. A mecânica quântica deve ser utilizada para se estudar o movimento de partículas subatômicas. IV. A dualidade onda-partícula refere-se ao fato de que partículas podem exibir comportamento ondulatório, e radiação podem ter comportamento corpuscular. V. No efeito fotoelétrico assume-se que a radiação eletromagnética é constituída por um feixe de partículas (fótons). Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmações I, II e IV são verdadeiras.
b) Somente as afirmações I, II e III são verdadeiras.
c) Somente as afirmações III, IV e V são verdadeiras.
d) Somente as afirmações I, II e V são verdadeiras.
e) Somente as afirmações IV e V são verdadeiras.

Das seguintes afirmações, assinale a correta. O efeito fotoelétrico foi descoberto em 1886 pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894). Na ocasião, Hertz percebeu que a incidência da luz ultravioleta em chapas metálicas auxiliava a produção de faíscas. A explicação teórica para o efeito fotoelétrico, entretanto, só foi apresentada pelo físico alemão Albert Einstein em 1905.

a) O efeito fotoelétrico acontece independentemente da frequência da luz incidente na superfície metálica.
b) A teoria do efeito fotoelétrico afirma que, aumentando a frequência da luz incidente na superfície metálica, é possível arrancar prótons da superfície do metal.
c) Considerando que, no vácuo, o comprimento de onda da luz vermelha é maior do que o comprimento de onda da luz azul, a energia dos quanta de luz vermelha é maior do que a energia dos quanta da luz azul.
d) Quando uma luz monocromática incide sobre uma superfície metálica e não arranca elétrons dela, basta aumentar a sua intensidade para que o efeito fotoelétrico ocorra.
e) O efeito fotoelétrico fornece evidências das naturezas ondulatória e corpuscular da luz.

A energia irradiada pelo Sol provém da conversão de massa em energia durante reações de fusão de núcleos de hidrogênio para produzir núcleos de hélio. Atualmente, essas reações permitem ao Sol emitir radiação luminosa a uma potência de aproximadamente 4x10^26 W. Supondo que essa potência tenha sido mantida desde o nascimento do Sol, cerca de 5x10^9 anos atrás, a massa correspondente àquela perdida pelo Sol até hoje é mais próxima de:

a) 10^7 kg
b) 10^17 kg
c) 10^27 kg
d) 10^37 kg
e) 10^47 kg

Considere uma nave que possa voar a uma velocidade igual a 80% da velocidade da luz e cuja viagem dure 9 anos para nós, observadores localizados na Terra. Para um astronauta no interior dessa nave, tal viagem duraria cerca de:

a) 4,1 anos
b) 5,4 anos
c) 6,5 anos
d) 15 anos
e) 20,5 anos