UEPG 2024 (Vocacionada) — questão 44 de Física

Gabarito 05Física moderna — energia do fóton, relatividade, efeito fotoelétrico e corpo negroVestibular de Verão · Prova Vocacionada (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 44 de Física do UEPG 2024 (Vocacionada)

Enunciado em texto

A Física Moderna designa os descobrimentos científicos realizados no início do século XX. Entre eles, podemos citar a Teoria da Relatividade, a Radiação de Corpo Negro e o Efeito Fotoelétrico. Em relação às teorias e aos experimentos envolvendo a Física Moderna, assinale o que for correto.

Dado: constante de Planck h=6,6×10−34h = 6{,}6 \times 10^{-34} J.s; velocidade da luz = 3×1083 \times 10^8 m/s

(01) A energia de um fóton de comprimento de onda de 400 nm é de 4,95×10−194{,}95 \times 10^{-19} J.

(02) De acordo com a Teoria da Relatividade, o comprimento próprio de um corpo é menor que o seu comprimento medido num referencial em que o corpo está em movimento.

(04) O primeiro postulado da Teoria da Relatividade afirma que as leis da Física são as mesmas para todos os observadores em qualquer referencial inercial.

(08) O efeito fotoelétrico comprovou experimentalmente a natureza ondulatória da luz.

(16) A radiação de corpo negro está relacionada ao fato de a radiação emitida por um corpo aquecido ser independente da sua temperatura.

(Enunciado: Vestibular 2023 (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. E=hf=hc/λE = hf = hc/\lambda, com λ = 400 nm = 4×10−74 \times 10^{-7} m:

E=6,6×10−34⋅3×1084×10−7E = \frac{6{,}6 \times 10^{-34} \cdot 3 \times 10^{8}}{4 \times 10^{-7}}

E=4,95×10−19 JE = 4{,}95 \times 10^{-19}\ \text{J}

(02) Falsa. É o contrário. O comprimento próprio (medido no referencial em que o corpo está parado) é o maior; para quem vê o corpo em movimento, o comprimento na direção do movimento fica contraído: L=L01−v2/c2<L0L = L_0\sqrt{1 - v^2/c^2} < L_0.

(04) Verdadeira. É o princípio da relatividade de Einstein: as leis da Física têm a mesma forma em todos os referenciais inerciais.

(08) Falsa. O efeito fotoelétrico mostrou a natureza corpuscular da luz: a energia chega em pacotes (fótons) de valor hf, e só luz com frequência acima de um limite arranca elétrons, por mais intensa que seja a de frequência baixa. A natureza ondulatória é evidenciada pela interferência e pela difração.

(16) Falsa. A radiação de corpo negro depende fortemente da temperatura: quanto mais quente, mais energia o corpo emite (proporcional a T4T^4) e mais o pico de emissão se desloca para comprimentos de onda menores (do vermelho para o branco-azulado). Foi tentando explicar essa dependência que Planck introduziu a quantização.

⚠️ A armadilha: a (02). A palavra “próprio” indica o referencial do próprio corpo, onde ele está em repouso; é lá que o comprimento é máximo. Quem está em movimento é que parece encolhido.

A ideia em uma frase: fóton tem energia hc/λ; o fotoelétrico revelou a luz como partícula; e corpo em movimento parece mais curto.

Resposta: soma 05 (01 + 04).

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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