ITA 2026 — questão 24 de Física

Gabarito CFísica moderna — efeito fotoelétrico: curvas corrente × tensão1ª fase · Física

Enunciado da questão 24 de Física do ITA 2026 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

A figura a seguir ilustra um dispositivo $D(\lambda, A)$ , que emite radiação eletromagnética monocromática de comprimento de onda $\lambda$ e intensidade $A$ e que chega a um anteparo opaco $S_1$ com duas fendas. A radiação é detectada por um dispositivo de medição $M$ fixado em um segundo anteparo $S_2$ . Esse dispositivo $M$ , ao ser submetido à radiação, gera uma resposta de corrente $I$ em função da diferença de potencial $V$ aplicada nos seus terminais. A figura também apresenta 4 gráficos $I \times V$ , todos na mesma escala, obtidos a partir de medições com diferentes valores de $\lambda$ e $A$ . É falsa a afirmação de que é possível passar da situação

[Figura: à esquerda, uma caixa $D(\lambda,A)$ emitindo ondas (arcos) para a direita. No meio, o anteparo $S_1$ , vertical, com duas fendas. À direita, o anteparo $S_2$ , com o detector $M$ (um pequeno retângulo escuro) na parte de cima.]

[Gráficos: quatro gráficos $I \times V$ , na mesma escala, com a origem $(0,0)$ marcada. (1): corrente zero para tensões bem negativas; a partir de uma certa tensão negativa, a corrente sobe em linha reta até $V = 0$ e daí fica constante, num patamar baixo. (2): a subida começa na mesma tensão negativa de (1), mas o patamar é o dobro do de (1). (3): a subida começa numa tensão negativa cerca de duas vezes maior (em módulo) que em (1) e (2), e o patamar é igual ao de (2). (4): corrente nula para qualquer tensão.]

A) (2) para (1), apenas diminuindo $A$ .

B) (2) para (4), mudando $\lambda$ e aumentando $A$ .

C) (2) para (3), aumentando apenas $\lambda$ .

D) (4) para (3), mudando apenas $\lambda$ .

E) (3) para (1), aumentando $\lambda$ e diminuindo $A$ .

(Enunciado e figura: Vestibular ITA 2026, 1ª fase — ITA.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).

Resolução comentada

O que a questão pede: achar, entre cinco mudanças de condição, a única que é impossível. O detector M funciona por efeito fotoelétrico.

O que cada gráfico informa. Numa curva corrente × tensão de uma célula fotoelétrica:

• a tensão negativa em que a corrente zera é o potencial de corte $V_0$ . Ele mede a energia cinética máxima dos elétrons arrancados, que só depende da energia de cada fóton, isto é, de $\lambda$ (equação de Einstein):

$e\,V_0 = \frac{hc}{\lambda} - \phi$

• o patamar (corrente de saturação) é proporcional ao número de fótons que chegam a $M$ por segundo, isto é, à intensidade da radiação no ponto onde está $M$ ;

• corrente nula sempre, como em (4), quer dizer que nenhum elétron é arrancado: ou o fóton não tem energia suficiente ( $\lambda$ acima do comprimento de onda de corte), ou não chega radiação a $M$ (por exemplo, se $M$ cair numa franja escura do padrão de interferência das duas fendas, cuja posição depende de $\lambda$ ).

Lendo os gráficos: (1) e (2) têm o mesmo potencial de corte, e (2) tem o dobro da corrente de saturação; (3) tem potencial de corte maior (fótons mais energéticos, λ menor) e o mesmo patamar de (2).

A) Possível. Mesmo $\lambda$ mantém o potencial de corte; menos intensidade baixa o patamar. É exatamente a passagem de (2) para (1).

B) Possível. Aumentando $\lambda$ além do limite do efeito fotoelétrico, nenhum elétron sai, por mais intensa que seja a radiação: vira (4).

C) Impossível (é a afirmação falsa). Aumentar $\lambda$ diminui a energia de cada fóton ( $E = hc/\lambda$ ), e o potencial de corte diminui. Mas (3) tem potencial de corte maior que (2). Para ir de (2) a (3) seria preciso diminuir $\lambda$ .

D) Possível. Partindo de (4), basta trocar $\lambda$ por um valor menor, abaixo do limite (ou que tire $M$ da franja escura), mantendo $A$ , para surgir corrente, como em (3).

E) Possível. Aumentar $\lambda$ diminui o potencial de corte (de (3) para o de (1)) e diminuir $A$ baixa o patamar (de (3) para (1)).

⚠️ A armadilha: achar que “comprimento de onda maior” é “onda mais forte” e que isso faria os elétrons saírem com mais energia. É o contrário: a energia do fóton é $hc/\lambda$ , então λ maior significa fóton mais fraco e potencial de corte menor. A intensidade só mexe na quantidade de elétrons (o patamar), nunca na energia de cada um.

A ideia em uma frase: no efeito fotoelétrico, λ decide onde a curva corta o eixo (energia de cada fóton) e a intensidade decide a altura do patamar (quantos fótons chegam).

Resposta: alternativa C (aumentar λ diminuiria o potencial de corte, e (3) tem potencial de corte maior que (2)).

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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