Insper 2018 (Engenharias) — questão 2 de Física

Enunciado em texto
A tecnologia que está à disposição da humanidade nos dias atuais baseia-se em alguns princípios e modelos propostos inicialmente em meados do século XIX pela comunidade científica. Um desses modelos é o modelo atômico proposto pelo cientista Niels Bohr já no início do século passado.
[Figura: um núcleo positivo (+) no centro, com uma linha em espiral se abrindo em volta dele; na parte externa, tracejada à esquerda, está o elétron (e−) com uma seta indicando o sentido do movimento e, saindo dele para cima, uma seta ondulada representando um fóton emitido.]
(mundoeducação.bol.uol.com.br)
Segundo esse modelo, a energia emitida pelo fóton de um átomo de hidrogênio aquecido, ao se deslocar entre dois níveis de energia adjacentes, é de 10,2 eV. (Considere a relação 1 eV = 1 elétron-volt = J).
A ordem de grandeza do número de fótons do átomo de hidrogênio, emitindo tal energia, que, hipoteticamente, seria necessária para tirar do repouso um veículo de 1,0 t de massa e, em linha reta, conferir-lhe a velocidade de 72 km/h, seria de
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
(Enunciado e figura: Vestibular Insper 2018 (1º semestre, Engenharias) — Insper.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Insper Instituto de Ensino e Pesquisa.
Resolução comentada
O que a questão pede: quantos fótons de 10,2 eV, somando suas energias, dariam a energia cinética de um carro de 1 tonelada a 72 km/h.
Passo 1 — a energia cinética do carro. m = 1,0 t = 1 000 kg e v = 72 km/h = 20 m/s:
Passo 2 — a energia de um fóton, em joules.
Passo 3 — o número de fótons.
Passo 4 — a ordem de grandeza. Como 1,2 é menor que , a ordem de grandeza é .
⚠️ A armadilha: usar 72 direto, sem passar para m/s. A energia sai 12,96 vezes maior ( J), N fica perto de e a ordem de grandeza vira , a alternativa B.
A ideia em uma frase: energia total = número de fótons × energia de cada um; com tudo em joules, N = Ec/Ef.
Resposta: alternativa D ().
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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