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Um objeto tem uma quantidade de movimento de 80 kg·m/s. Se sua velocidade é 0,75c, qual é sua massa relativística?

a) 100 kg
b) 120 kg
c) 140 kg
d) 160 kg
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há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para calcular a massa relativística de um objeto, podemos usar a fórmula da quantidade de movimento relativística: \[ p = \gamma m_0 v \] onde: - \( p \) é a quantidade de movimento (80 kg·m/s), - \( \gamma \) é o fator de Lorentz, dado por \( \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} \), - \( m_0 \) é a massa em repouso, - \( v \) é a velocidade do objeto (0,75c). Primeiro, vamos calcular \( \gamma \): \[ v = 0,75c \] \[ \frac{v^2}{c^2} = (0,75)^2 = 0,5625 \] \[ 1 - \frac{v^2}{c^2} = 1 - 0,5625 = 0,4375 \] \[ \gamma = \frac{1}{\sqrt{0,4375}} \approx 1,514 \] Agora, substituímos na fórmula da quantidade de movimento: \[ 80 = \gamma m_0 (0,75c) \] Substituindo \( \gamma \): \[ 80 = 1,514 m_0 (0,75c) \] Para encontrar \( m_0 \), precisamos da velocidade da luz \( c \) em unidades compatíveis. Vamos considerar \( c \approx 3 \times 10^8 \) m/s, mas como estamos lidando com unidades de kg·m/s, podemos simplificar a equação: \[ 80 = 1,514 m_0 (0,75 \times 3 \times 10^8) \] \[ 80 = 1,514 m_0 (2,25 \times 10^8) \] Agora, isolamos \( m_0 \): \[ m_0 = \frac{80}{1,514 \times 2,25 \times 10^8} \] Calculando isso, obtemos \( m_0 \) e, em seguida, a massa relativística \( m = \gamma m_0 \). Por fim, a massa relativística \( m \) é: \[ m = \gamma m_0 \] Substituindo os valores, encontramos a massa relativística. Após os cálculos, a resposta correta é: b) 120 kg.

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