Alguns relógios antigos utilizam o movimento de um pêndulo como base de tempo. Para o pêndulo desses relógios a quantização da energia
não é importante por que
a) Essa fórmula só se aplica a osciladores do tipo massa-mola
b) As diferenças entre as energias permitidas são muito pequenas
c) Essa fórmula só se aplica a átomos
d) O valor de h para esse tipo de pêndulo é muito grande
a) Essa fórmula só se aplica a osciladores do tipo massa-mola
b) As diferenças entre as energias permitidas são muito pequenas
c) Essa fórmula só se aplica a átomos
d) O valor de h para esse tipo de pêndulo é muito grande
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre relógios antigos que usam um pêndulo para medir o tempo. O tema aqui é quantização da energia, especificamente a fórmula $ E = nhf $, onde $ E $ é a energia, $ n $ é um número inteiro, $ h $ é a constante de Planck, e $ f $ é a frequência. Para resolver isso, precisamos entender como a quantização da energia funciona e por que ela não é relevante para o pêndulo desses relógios.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é quantização da energia. Em sistemas quânticos, como átomos e moléculas, a energia pode assumir apenas certos valores específicos, ou “quantizados”. A fórmula $ E = nhf $ descreve esses níveis de energia, onde cada nível é separado por uma quantidade igual de energia $ hf $.
Passo 3
Agora, vamos pensar no pêndulo de um relógio antigo. Esse pêndulo é um objeto macroscópico, ou seja, tem um tamanho grande comparado às partículas subatômicas. Em sistemas macroscópicos, como um pêndulo, a energia está muito mais “dissipada” e as diferenças entre os níveis de energia quântica são extremamente pequenas.
Passo 4
Por causa dessas pequenas diferenças, na prática, para um pêndulo, a energia pode ser tratada como contínua, não quantizada. Isso significa que a quantização da energia $ E = nhf $ não tem impacto significativo no funcionamento do pêndulo do relógio, já que as transições entre níveis de energia são tão minúsculas que não afetam o movimento observável do pêndulo.
Passo 5
Vamos analisar as opções agora:
a) Errada. A fórmula $ E = nhf $ se aplica a osciladores quânticos em geral, não apenas a massa-mola.
b) Correta. As diferenças entre as energias permitidas são muito pequenas para afetar o pêndulo de um relógio.
c) Errada. A fórmula também pode ser aplicada a outros sistemas quânticos, não só a átomos.
d) Errada. O valor de $ h $ não é “grande” para tornar a quantização irrelevante; é a escala das energias que faz a diferença.
Resposta
b) As diferenças entre as energias permitidas são muito pequenas