UFSC 2011 — questão 28 de Física
Enunciado em texto
Com base nos tópicos de Física Moderna, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) Corpo negro ideal é todo corpo capaz de absorver toda a radiação que nele incide. Quando um corpo negro é aquecido, ele é uma fonte ideal de radiação térmica.
(02) O efeito fotoelétrico só ocorre se a frequência da luz incidente sobre o metal for superior a um valor mínimo e a emissão de cargas elétricas deste material independe da intensidade da radiação incidente.
(04) A Teoria da Relatividade Especial, proposta por Einstein, está baseada em dois postulados, sendo que um deles é enunciado da seguinte forma: “As leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais. Ou seja, não existe nenhum sistema de referência inercial preferencial”.
(08) A apresentação do trabalho do físico Maxwell sobre a quantização da energia é considerada hoje como o marco oficial da fundação da Física Moderna.
(16) A Teoria da Relatividade Restrita tem como consequência a contração espacial e a dilatação temporal.
(32) O fenômeno da radiação do corpo negro é explicado pela Física Clássica e pela Moderna como sendo uma distribuição contínua de energia de um sistema.
(64) O comportamento dualístico de uma onda-partícula é descrito e aceito pela Física Clássica, sendo mais aprofundado e explicado pela Física Quântica.
(Enunciado: Vestibular UFSC 2011 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar sete afirmações de física moderna.
(01) Verdadeira. O corpo negro é o absorvedor perfeito e, aquecido, é também o emissor ideal (a radiação térmica dele depende só da temperatura).
(02) Falsa. A primeira parte está certa: cada fóton tem energia e, se for menor que a função trabalho do metal, não há emissão, por mais intensa que seja a luz. A segunda parte é que falha: quando a emissão ocorre (), a quantidade de elétrons emitidos (a corrente fotoelétrica) é proporcional à intensidade da radiação. Mais intensidade significa mais fótons e mais elétrons arrancados; o que não depende da intensidade é a energia cinética máxima de cada elétron.
(04) Verdadeira. É o primeiro postulado, o princípio da relatividade. O segundo é a constância da velocidade da luz no vácuo em todos os referenciais inerciais.
(08) Falsa. O marco da física quântica é o trabalho de Max Planck, de 1900, sobre a radiação do corpo negro, em que a energia aparece quantizada. Maxwell é o físico do eletromagnetismo clássico.
(16) Verdadeira. Contração do comprimento e dilatação do tempo são consequências diretas dos dois postulados.
(32) Falsa. A física clássica, tratando a energia como contínua, falhou em explicar o espectro do corpo negro (a “catástrofe do ultravioleta”). Planck só acertou o espectro supondo a energia trocada em pacotes discretos, .
(64) Falsa. A dualidade onda-partícula é uma ideia da física quântica (fóton de Einstein, ondas de matéria de De Broglie). Na física clássica, uma coisa ou é onda ou é partícula.
⚠️ A armadilha: a (32), achar que a física clássica “também explica” o corpo negro. Foi justamente o fracasso dela ali que deu início à física quântica.
A ideia em uma frase: a física moderna nasceu de duas falhas da clássica: o corpo negro (que pediu a quantização de Planck) e a velocidade da luz (que pediu a relatividade de Einstein).
Resposta: soma 21 (01 + 04 + 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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