UEM 2014 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 20 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar afirmações de radiação térmica, relatividade e física quântica.

(01) Falsa. Pela lei de Kirchhoff da radiação, essa razão é a mesma para todos os corpos numa dada temperatura e frequência (igual ao poder emissivo do corpo negro), mas ela depende da frequência e da temperatura, como mostra o espectro do corpo negro.

(02) Verdadeira. Partículas sem massa de repouso andam sempre a c no vácuo, e pela relação relativística $E^2 = (pc)^2 + (m_0c^2)^2$, com $m_0 = 0$, fica $E = pc$.

(04) Verdadeira. É o resultado de Maxwell: as ondas eletromagnéticas são transversais (por isso podem ser polarizadas) e no vácuo têm velocidade

$$c = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\,\mu_0}} \approx 3 \times 10^8\ \text{m/s}$$

(08) Verdadeira. É a contração do comprimento: medido por quem vê o objeto passar, o comprimento (na direção do movimento) é menor que o comprimento próprio, medido no referencial em que o objeto está parado:

$$L = L_0\sqrt{1 - v^2/c^2}$$

(16) Falsa. Pela relação de de Broglie, $\lambda = h/p$, o produto $\lambda\,p$ é a constante de Planck, h. A constante de Boltzmann é da termodinâmica (liga energia e temperatura).

⚠️ A armadilha: na (01), lembrar que a razão “é igual para todos os corpos” e concluir que ela é uma constante universal. Ela é universal no sentido de não depender do corpo, mas varia com a frequência e a temperatura.

A ideia em uma frase: para o fóton E = pc e λp = h; e um objeto em movimento é medido mais curto na direção do movimento.

Resposta: soma 14 (02 + 04 + 08).