URCA 2020 (PSU 2020.2) — questão 15 de Física
Enunciado em texto
(URCA/2020.2) A física quântica e a física moderna são ramos da física que tem suscitado muito interesse nos últimos anos em virtude de sua influência em muitos setores da vida moderna (aplicação e construção de vários dispositivos e instrumentos de medida relevantes em áreas como a medicina, biologia, química, geologia, matemática, ciências humanas, etc). Marque a alternativa correta em relação a aspectos conceituais desta área do conhecimento científico:
(A) O físico Mas Karl Ernst Plank (1858 – 1947) evidenciou que a radiação eletromagnética com a frequência “f” era constituída de uma forma perfeitamente contínua com valor energético calculado pela expressão “ E = h. f”, onde “h” é a denominada constante de Plank, cujo valor é igual a J.s.
(B) O físico Albert Einstein (1879-1955) interpretando o efeito fotoelétrico afirmou que a energia é conservada, que a energia do fóton deve ser igual à soma da função trabalho “” com a energia cinética do elétron emitida, ou seja, “”. Enfatizou que o número de elétrons emitidos é proporcional à intensidade da luz incidente e a velocidade estava relacionada com a intensidade.
(C) O físico Niels Henrik David Bohr (1885-1962), não descartando o modelo planetário do átomo, buscou explicar a estranha instabilidade do mesmo. Ele conjecturou que o elétron só poderia se mover em certas órbitas afastada do núcleo atômico. Para ele o elétron ao receber um quantum de energia poderia saltar de sua órbita original para outra mais estável mais próxima do núcleo atômico.
(D) O físico De Broglie (1892-1987) por meio da conjectura onda-partícula para a matéria defendeu que “ondas de matéria” poderia ser conseguido através do movimento de qualquer objeto (um elétron, uma pedra, um planeta). Introduziu a fórmula para calcular o comprimento de onda “λ” a partir da massa “m” e a velocidade “v” dos corpos em movimento, ou seja, “λ = h/ (mv)”.
(E) O fóton possui uma massa de repouso e sua velocidade é muito menor que a velocidade da luz.
(Enunciado: Processo Seletivo Unificado URCA 2020.2 — URCA.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Regional do Cariri (URCA).
Resolução comentada
O que a questão pede: a única afirmação correta sobre as ideias da física moderna.
Passo 1 — a alternativa D. De Broglie propôs que toda partícula em movimento tem uma onda associada, com comprimento de onda dado pela constante de Planck dividida pela quantidade de movimento:
Isso vale para qualquer corpo; para objetos do dia a dia, λ é tão pequeno que não se percebe nenhum efeito ondulatório. A afirmação está correta.
Por que não as outras:
(A) Planck propôs exatamente o contrário: a energia da radiação é trocada em pacotes (quanta) de valor hf, ou seja, de forma descontínua, e não contínua.
(B) A equação de Einstein está certa, e o número de elétrons é mesmo proporcional à intensidade; mas a velocidade (energia cinética) dos elétrons depende da frequência da luz, e não da intensidade.
(C) Ao receber um quantum de energia, o elétron salta para uma órbita mais afastada do núcleo (de maior energia); ele se aproxima do núcleo ao emitir energia.
(E) O fóton não tem massa de repouso e viaja sempre com a velocidade da luz.
⚠️ A armadilha: a alternativa B parece certa porque começa com a equação correta. O erro está no fim: intensidade maior arranca mais elétrons, mas não elétrons mais rápidos.
A ideia em uma frase: Planck quantizou a energia, Einstein a aplicou à luz (velocidade dos elétrons depende da frequência), Bohr quantizou as órbitas e de Broglie deu onda à matéria: λ = h/(mv).
Resposta: alternativa D.
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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