UEA 2024 — questão 72 de Física

Enunciado em texto
Para evitar que cargas elétricas negativas se acumulem na superfície de um carro e produzam faíscas no momento do abastecimento, os engenheiros de uma equipe de corrida projetaram uma pintura especial que permite que a carga acumulada seja ejetada da carroceria do carro por efeito fotoelétrico.
[Figura: um carro de corrida laranja (“GT RACING”) com elétrons (círculos com sinal −) sobre a carroceria. Ondas de “Luz” chegam ao carro e setas vermelhas mostram um “Elétron ejetado” saindo da superfície.]
Para que os elétrons sejam ejetados da superfície da pintura do carro, é necessário que a energia de cada fóton incidente seja de no mínimo 2,5 eV. Considere o espectro eletromagnético a seguir e que a energia de um fóton seja dada por , em que é o comprimento de onda em nm.
[Figura: faixa do espectro visível, com escala de 400 a 750 nm (marcas de 50 em 50 nm). Cores indicadas sobre a faixa, aproximadamente: Violeta perto de 410 nm, Azul perto de 470 nm, Verde perto de 535 nm, Amarela perto de 580 nm, Laranja perto de 610 nm e Vermelha perto de 685 nm.]
Com base nesses dados, o carro será eletricamente descarregado quando sobre ele incidir luz monocromática
(A) verde, com = 532 nm.
(B) vermelha, com = 685 nm.
(C) laranja, com = 605 nm.
(D) amarela, com = 580 nm.
(E) violeta, com = 415 nm.
(Enunciado e figura: Vestibular UEA 2024, Prova de Conhecimentos Gerais — UEA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual das luzes tem fótons com pelo menos 2,5 eV, o mínimo para arrancar elétrons da pintura.
Passo 1 — o comprimento de onda máximo. No efeito fotoelétrico, cada elétron é arrancado por um fóton, e só sai se a energia desse fóton for pelo menos a mínima necessária. Como , a energia cai quando λ aumenta. O limite:
Só luz com nm serve.
Passo 2 — as alternativas. Das opções, só a violeta (415 nm) tem λ abaixo de 500 nm:
Já a verde, a mais próxima: eV, menor que 2,5 eV. As outras (amarela, laranja e vermelha) têm λ ainda maior e energia ainda menor.
⚠️ A armadilha: achar que luz mais intensa (ou do vermelho, “mais quente”) resolveria. No efeito fotoelétrico o que conta é a energia de cada fóton, que depende só da frequência: luz vermelha, por mais forte que seja, não arranca elétron nenhum aqui.
A ideia em uma frase: no efeito fotoelétrico, quem decide é a energia de cada fóton: abaixo de 500 nm (2,5 eV ou mais) o elétron sai; acima, não sai.
Resposta: alternativa E (violeta, com λ = 415 nm).
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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