UFU 2018-2 — questão 13 de Física
Enunciado em texto
As radiações eletromagnéticas possuem diversas aplicabilidades na vida cotidiana, e o espectro das mais utilizadas pela humanidade é formado por radiações que possuem comprimentos de onda que vão desde dimensões atômicas (raios X e radiação gama) até centenas de metros (ondas de rádio). Conforme a ciência atual postula, a radiação eletromagnética possui caráter dual: pode ser considerada partícula ou onda, dependendo da situação em estudo. Pode-se associar a cada feixe de radiação eletromagnética um feixe de partículas chamadas de fótons, e a energia de cada fóton depende de uma constante, chamada de constante de Planck (h = 6,64 x 10⁻³⁴ J.s), e é diretamente proporcional à frequência da radiação.
Sobre as radiações eletromagnéticas são feitas as seguintes afirmações:
I. Quanto menor o comprimento de onda da radiação eletromagnética maior a energia do fóton a ela associado.
II. Quanto menor a energia de um dado fóton associado a uma dada radiação eletromagnética menor a sua velocidade de propagação.
III. A energia de um feixe eletromagnético constituído de radiação de frequência constante é discreta, ou seja, só pode assumir valores múltiplos inteiros de um valor mínimo.
Em relação às afirmações acima, marque V para as verdadeiras e F para as falsas e assinale a alternativa correta.
A) I – V; II – V; III – F.
B) I – V; II – F; III – V.
C) I – F; II – V; III – F.
D) I – F; II – F; III – V.
(Enunciado: Processo Seletivo UFU 2018-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar três afirmações sobre a energia e a velocidade dos fótons.
Passo 1 — afirmação I. A energia do fóton é proporcional à frequência, e a frequência se relaciona com o comprimento de onda por :
Comprimento de onda menor, energia maior: é por isso que raios X e gama, de comprimento de onda atômico, são tão energéticos. Verdadeira.
Passo 2 — afirmação II. Todos os fótons, de qualquer energia, viajam no vácuo com a mesma velocidade, m/s. Um fóton de rádio e um de raio gama chegam juntos. A energia muda a frequência, não a velocidade. Falsa.
Passo 3 — afirmação III. Um feixe de frequência é feito de fótons, cada um com energia . O feixe tem um número inteiro de fótons, então sua energia só pode ser:
São múltiplos inteiros do valor mínimo , a energia de um único fóton: a energia é quantizada, discreta. Verdadeira.
Conferindo: V, F, V, alternativa B.
⚠️ A armadilha: associar “mais energia” a “mais rápido”, como numa bola, e marcar II como verdadeira (alternativa A). Para o fóton, a velocidade no vácuo é sempre c; a energia está na frequência.
A ideia em uma frase: E = hf = hc/λ: menor comprimento de onda, mais energia; velocidade sempre c; e a energia do feixe vem em pacotes inteiros de hf.
Resposta: alternativa B (I – V; II – F; III – V).
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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