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Em um reator nuclear, átomos radioa�vos são quebrados pelo processo de fissão nuclear, liberando energia e átomos de menor massa atômica. Esta energia é conver�da em energia elétrica com um aproveitamento de aproximadamente 30%. A teoria da rela�vidade de Einstein torna possível calcular a quan�dade de energia liberada no processo de fissão nuclear. Nessa teoria, a energia de uma par�cula é calculada pela expressão E = mc2, onde ???? = ????0 / √1 + (???? / ????)2 . Em uma residência comum, se consome, em média, 200 kWa� – hora por mês. Neste caso, CALCULE qual deveria ser a massa, em quilogramas, necessária para se manter essa residência por um ano, considerando que a transformação de massa em energia ocorra no repouso. Dado: c = 3 x 108 m/s.

a) 3,6 x 10–8 kg
b) 6,3 x 10–5 kg
c) 3,2 x 10–7 kg
d) 9,6 x 10–8 kg
e) 5,3 x 10–5 kg
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Para resolver essa questão, precisamos calcular a quantidade de energia consumida por uma residência em um ano e, em seguida, usar a equação de Einstein \(E = mc^2\) para encontrar a massa correspondente. 1. Consumo mensal: 200 kWh. 2. Consumo anual: \(200 \, \text{kWh} \times 12 \, \text{meses} = 2400 \, \text{kWh}\). 3. Converter kWh para Joules: - 1 kWh = \(3,6 \times 10^6\) Joules. - Portanto, \(2400 \, \text{kWh} = 2400 \times 3,6 \times 10^6 \, \text{J} = 8,64 \times 10^9 \, \text{J}\). 4. Usar a equação de Einstein: - \(E = mc^2\) implica que \(m = \frac{E}{c^2}\). - Onde \(c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}\). 5. Calcular a massa: \[ m = \frac{8,64 \times 10^9 \, \text{J}}{(3 \times 10^8 \, \text{m/s})^2} \] \[ m = \frac{8,64 \times 10^9}{9 \times 10^{16}} \approx 9,6 \times 10^{-8} \, \text{kg}. \] Portanto, a massa necessária para manter a residência por um ano é aproximadamente \(9,6 \times 10^{-8} \, \text{kg}\). A alternativa correta é: d) 9,6 x 10–8 kg.

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Dilatação temporal e contração espacial são conceitos que decorrem da:

a) Teoria Especial da Rela�vidade.
b) Termodinâmica.
c) Mecânica Newtoniana.
d) Teoria Atômica de Bohr.
e) Mecânica Quân�ca.

A frequência mínima a partir da qual haverá efeito fotoelétrico sobre esse metal é, em 10^15 Hz, de:

a) 1,1.
b) 1,2.
c) 1,5.
d) 1,7.
e) 1,9.

Sobre o efeito fotoelétrico, amplamente utilizado em nossos dias, é correto afirmar:

a) Trata-se da possibilidade de a luz incidir em um material e torná-lo condutor, desde que a intensidade da energia da radiação luminosa seja superior a um valor limite.
b) É o princípio de funcionamento das lâmpadas incandescentes, nas quais, por ação da corrente elétrica que percorre o seu filamento, é produzida luz.
c) Ocorre quando a luz atinge um metal e a carga elétrica do fóton é absorvida pelo metal, produzindo corrente elétrica.
d) É o efeito que explica o fenômeno da faísca observado quando existe uma diferença de potencial elétrico suficientemente grande entre dois fios metálicos próximos.
e) Corresponde à ocorrência da emissão de elétrons quando a frequência da radiação luminosa incidente no metal for maior que um determinado valor, o qual depende do tipo de metal em que a luz incidiu.

Considerando que uma radiação ultravioleta de comprimento de onda λ = 4x10–7 m, propagando-se no vácuo, incida sobre duas placas, uma feita de sódio e outra de alumínio. Nessa situação somente a placa de:

a) alumínio emitirá fotoelétrons, cada um com 2,0x10–19 J de energia cinética.
b) alumínio emitirá fotoelétrons, cada um com 2,4x10–19 J de energia cinética.
c) sódio emitirá fotoelétrons, cada um com 2,4x10–19 J de energia cinética.
d) sódio emitirá fotoelétrons, cada um com 1,1x10–19 J de energia cinética.
e) alumínio emitirá fotoelétrons, cada um com 1,1x10–19 J de energia cinética.

Qual foi, aproximadamente, a quantidade de massa convertida em energia equivalente a essa explosão? (1 caloria = 4,18 J e c = 3,0 x 10^8 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

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.

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

A dúvida que existia na época estava relacionada com a energia cinética dos elétrons que eram ejetados do metal: essa grandeza não dependia do(a) __________ da luz incidente. Einstein percebeu que o agente responsável pela ejeção de cada elétron era um único fóton, uma partícula de luz que transferia aos elétrons uma parte de sua energia, ejetando-o do material, desde que seu(sua) __________ fosse grande o suficiente para tal. Assinale a alternativa que preenche CORRETAMENTE as lacunas.

a) frequência – comprimento de onda.
b) comprimento de onda – intensidade.
c) intensidade – frequência.
d) comprimento de onda – frequência.

Se um desses aviões, voando a uma velocidade de 0,6 · c, passar rente à pista de um aeroporto de 2,5 km, percorrendo-a em sua extensão, para o piloto desse avião a pista terá uma extensão, em km, de:

a) 1,6.
b) 2,0.
c) 2,3.
d) 2,8.
e) 3,2.

Qual das afirmacoes a seguir é correta para a teoria da relatividade de Einstein? a) No vácuo, a velocidade da luz depende do movimento da fonte de luz e tem igual valor em todas as direções. b) Elétrons são expulsos de uma superfície quando ocorre a incidência de uma radiação eletromagnética (luz). c) Em determinados fenômenos, a luz apresenta natureza de partícula e, em outros, natureza ondulatória. d) Na natureza, não podem ocorrer interações de velocidades superiores à velocidade da luz c.

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