UEPG 2023 (Vocacionada) — questão 43 de Física
Enunciado em texto
O século XX foi marcado por um expressivo desenvolvimento de teorias físicas revolucionárias, ocasionando o surgimento de um novo ramo da Física, denominado Física Moderna. Nesse contexto, assinale o que for correto.
(01) No início do século XX, o físico alemão Phillip Lenard (1862-1947), experimentalmente, e baseando-se em descobertas feitas pelo também físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, formulou duas leis empíricas que descrevem o efeito fotoelétrico. Uma delas afirma que, para determinada frequência, o número de elétrons emitidos por uma placa metálica que recebe uma radiação luminosa é proporcional à intensidade da luz incidente na placa.
(02) Einstein propôs, em decorrência de seus estudos a respeito do efeito fotoelétrico, que a luz seria formada por corpúsculos desprovidos de massa, os quais foram denominados inicialmente “quanta” de luz, e, mais tarde, fótons. A expressão E = hf indica que a energia do fóton é proporcional à frequência da luz incidente. Nessa expressão, h é a constante de Planck, cuja unidade no SI é J.s.
(04) Um dos postulados da Relatividade Restrita diz que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para todos os observadores, qualquer que seja o seu movimento ou o movimento da fonte.
(08) Suponha que fosse possível transformar a energia de repouso de um objeto de massa 60 g em energia elétrica para acender uma lâmpada de 100 W. Apesar de não haver comprovação prática de que isso seja possível, podemos afirmar hipoteticamente que a lâmpada ficaria acesa durante um tempo maior que anos. (Dado m/s).
(16) Einstein determinou uma expressão para a equivalência massa–energia: . Essa equação mostra, entre outros fatos, que um corpo tem energia mesmo em repouso, o que é incontestável, haja vista as explosões nucleares.
(Enunciado: Vestibular 2022 (1ª etapa) UEPG — UEPG.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), Coordenadoria de Processos de Seleção (CPS).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar cinco afirmações de Física Moderna e somar as corretas.
(01) Verdadeira. Lenard mediu o efeito fotoelétrico e encontrou duas regularidades: a energia cinética máxima dos elétrons depende da frequência da luz (e não da intensidade), e o número de elétrons emitidos, para uma frequência fixa, é proporcional à intensidade. Esta segunda é a citada.
(02) Verdadeira. Na explicação de Einstein, a luz chega em pacotes (quanta, depois chamados fótons), sem massa, cada um com energia . Como E está em joule e f em hertz (1/s), h fica em J·s.
(04) Verdadeira. É o segundo postulado da relatividade restrita: c é a mesma para todos os referenciais inerciais, independentemente do movimento da fonte ou do observador.
(08) Verdadeira. A energia de repouso de 60 g:
O tempo com a lâmpada de 100 W, e a conversão para anos (1 ano ≈ s):
Quase dois milhões de anos, bem mais que anos.
(16) Verdadeira. dá energia a um corpo parado. Nas reações nucleares, uma pequena diminuição da massa total aparece como enorme liberação de energia, o que confirma a equivalência.
⚠️ A armadilha: na (08), comparar com o número errado por pressa: s parece pouco, mas o ano tem só cerca de s. Fazendo a divisão, sobram cerca de anos.
A ideia em uma frase: luz em pacotes de energia hf, velocidade da luz igual para todos e massa como energia guardada: os três pilares da Física Moderna nesta questão.
Resposta: soma 31 (01 + 02 + 04 + 08 + 16).
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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