Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 40.Exercícios - Ex. 1
Bolas de bilhar no nível fundamental (a) Determine o nível de energia mais baixo para a partícula em uma caixa, supondo que a partícula seja uma bola de bilhar () e que a largura da caixa seja, o tamanho de uma mesa de bilhar. (Suponha que a bola desliza sem atrito em vez de rolar. Ou seja, despreze a energia cinética da rotação.) (b) Como a energia do item (a) é totalmente dada pela energia cinética, a que velocidade isso corresponde? Com essa velocidade, quanto tempo a bola levaria para ir de uma extremidade da mesa até a outra? (c) Qual é a diferença de energia entre os níveis e? (d) Os efeitos da mecânica quântica são importantes para o jogo de bilhar?
Passo 1
letra a)
A energia de uma partícula em uma caixa é dada por:
Como queremos no nível mais baixo , então:
Passo 2
letra b)
A energia cinética é:
Então a velocidade será:
Passo 3
Para calcularmos o tempo para a bolinha atravessar a mesa, basta usarmos:
Passo 4
letra c)
A diferença de energia entre os níveis e será:
Passo 5
letra d)
Não, os efeitos da mecânica quântica não são importantes para o jogo de bilhar. O discreto,
a natureza quantizada dos níveis de energia é completamente não-observável.
Resposta
letra a)
letra b),
letra c)
letra d) Não.