P2 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2016.2

Escolha a opção correta e justifique:

Dois feixes de luz monocromática, um vermelho e um azul, incidem no mesmo ponto de uma rede de difração. A figura de difração observada em uma tela de observação tem as seguintes propriedades:

(a ) O máximo central é roxo e os máximos laterais aparecem em ordem alternada vermelhos e azuis.

(b ) O máximo central é roxo e os máximos laterais aparecem em ordem alternada azuis e vermelhos.

(c ) O máximo central é vermelho e os máximos laterais aparecem em ordem alternada azuis e vermelhos.

(d ) O máximo central é azul e os máximos laterais aparecem em ordem alternada vermelhos e azuis.

(e ) O máximo central é azul e os máximos laterais aparecem em ordem alternada azuis e vermelhos.

Escolha a opção correta e justifique:

Porque é mais fácil calcular as diferenças de percurso em um experimento de difração por uma única fenda se a distância até a tela é muito maior que a largura da fenda?

(a ) Porque a largura da fenda é da ordem de um comprimento de onda.

(b ) Porque a distância percorrida pelos raios luminosos é da mesma ordem que a distância entre a fenda e a tela de observação.

(c ) Porque os raios luminosos que passam por diferentes pontos da fenda podem ser considerados paralelos.

(d ) Porque os raios luminosos que chegam ao mesmo ponto da tela de observação estão todos em fase.

Complete a frase corretamente e justifique:

Quanto maior é a dispersão de uma rede de difração:

(a ) Maior é a distância entre as linhas produzidas por diferentes comprimentos de onda.

(b ) Mais estreitas são as linhas na figura de difração.

(c ) Mais largas são as linhas na figura de difração.

(d ) Menor é a distância entre as linhas produzidas por diferentes comprimentos de onda.

(e ) Maior é a resolução da rede.

Um satélite espião está em órbita circular a uma altitude de 650 km. Calcule o diâmetro da lente da câmera do satélite para que as fotografias tiradas com luz de comprimento de onda de 480 nm tenham uma resolução limite de 25 cm.

Escolha a resposta correta e justifique: Uma rede de difração comum não pode ser usada para experimentos de difração de raiosX porque:

(a ) A maioria dos materiais dessas redes não difrata raios X.

(b ) A resolução das redes de difração comuns é insuficiente no caso de raios X.

(c ) Raios X não são luz visível.

(d ) A distância entre as linhas das redes comuns é bem maior que o comprimento de onda dos raios X.

Um fio bem fino é colocado na abertura de um apontador laser. A luz emitida tem comprimento de onda de 532 nm. A tela de observação está situada a 2,0 m de distância do apontador. Observa-se franjas de difração com distância de 16,4 cm entre mínimos sucessivos. Determine a espessura do fio.

Faça a escolha correta e justifique: Luz branca incide sobre uma rede de difração.

(a ) As cores das linhas do espectro luminoso aparecem invertidas entre o máximo de ordem m= 1 e o máximo de ordem m = 2.

(b ) A cor da linha brilhante mais distante do máximo central em 1a. ordem é o roxo.

(c ) A cor mais próxima do máximo central em primeira ordem é o verde.

(d ) O máximo de ordem m = 5 possui cor branca.

(e ) A cor da linha brilhante mais distante do máximo central em 2a. ordem é o vermelho.

Uma luz de comprimento de onda 400 nm incide perpendicularmente em uma rede de difração. O máximo principal de quarta ordem (m = 4) está ausente. Esse máximo principal ausente corresponde a um ângulo de 20°.

(a ) Calcule a largura (a) de uma fenda da rede e a distância (d) entre duas fendas sucessivas.

(b ) Determine o número de franjas brilhantes completas de interferência formadas no máximo central da envoltória de difração.

Faça a escolha correta e a justifique. Uma das afirmações abaixo NÃO é consequência das transformações de Lorentz:

(a ) Relógios em movimento possuem um ritmo maior do que relógios estacionários.

(b ) Objetos em movimento parecem mais curtos do que objetos estacionários.

(c ) Eventos simultâneos em um referencial inercial podem não ser simultâneos em outro referencial inercial.

(d ) Relógios em movimento possuem um ritmo menor do que relógios estacionários.

A luz de uma lâmpada com comprimento de onda de 550 nm, incide perpendicularmente em uma rede de difração com 50000 ranhuras por 10 cm de largura.

(a ) Determine a Dispersão (D) da rede em segunda ordem e obtenha a resolução dessa rede em quarta ordem.

(b ) Calcule a meia largura do máximo principal central formado por essa rede.

Faça a escolha correta e a justifique. A principal diferença entre o efeito Doppler para ondas eletromagnéticas e ondas sonoras é:

(a ) Para as ondas EM o efeito Doppler somente ocorre se a fonte e o observador estiverem se movimentando em relação ao meio.

(b ) Para as ondas EM o efeito Doppler somente acontece se a velocidade da luz for medida em relação a um referencial estacionário.

(c ) Para as ondas EM o efeito Doppler não depende da velocidade da fonte ou do detetor isoladamente, mas apenas da velocidade relativa entre a fonte e o detetor.

(d ) Para as ondas EM o efeito Doppler somente depende da velocidade da fonte isoladamente,

(e ) Para as ondas EM o efeito Doppler somente depende da velocidade do detetor isoladamente,

Faça a escolha correta e a justifique. Uma nave percorre a distância entre dois países com velocidade relativística. O comandante da nave mede a distância entre as capitais dos dois países. Um cartógrafo também mediu a distância entre essas duas capitais. Qual dos observadores mediu a distância própria e qual deles mediu a menor distância?

(a ) O comandante mediu a distância própria e a menor distância.

(b ) O comandante mediu a distância própria e o cartógrafo a distância menor.

(c ) O comandante mediu a menor distância e o cartógrafo a distância própria.

(d ) O cartógrafo mediu a distância própria e a distância menor.

(e ) O comandante mediu a distância própria e ambos obtiveram o mesmo valor para a distância entre as cidades.

(Efeito Doppler) A partir dos princípios da Relatividade Restrita obtenha a relação entre a frequência de uma onda eletromagnética emitida por uma nave em movimento e a frequência detetada por outro observador (dito estacionário) em relação ao qual a nave se aproxima com velocidade v.

A partir dos princípios da Relatividade Restrita obtenha a relação entre o tempo próprio medido por um observador que se move com velocidade relativística em relação a outro referencial e o intervalo de tempo medido pelo observador no outro referencial (dito estacionário).

O gráfico ao lado (intensidade versus de comprimento de onda) pertence à radiação visível emitida pela Galáxia NGC 7319 que dista anos-luz da Terra. O pico mais intenso corresponde à radiação emitida por átomos de Oxigênio. A galáxia está se afastando da Terra com velocidade u = 0,02312 c. No espectro de emissão da galáxia, esse pico foi detetado como no laboratório em virtude do efeito Doppler.

(c ) Calcule o comprimento de onda se a fonte em repouso no laboratório emite o comprimento de onda = 513 nm.

Dadas as transformações de coordenadas de Lorentz entre dois referenciais

inerciais, obtenha a expressão para a transformação de velocidades de Lorentz. Admita

uma partícula com velocidade u no referencial S. Obtenha a velocidade u ́ da partícula

no referencial S ́. Admita o referencial S ́ se movendo com velocidade v em relação a S.

Um próton se move com velocidade 0,99c. Determine o valor do momento linear p, da energia cinética K e da energia total E,

As massas das partículas envolvidas na reação são:

; ; ; .

Calcule as massas de repouso do sistema anterior à reação. Faça o mesmo para o sistema produto da reação. Exprima as respostas em u. Admita que as massas de repouso do sistema sejam dadas pela soma das massas dos constituintes, pois para esse cálculo é possível desprezar os termos cinéticos. Calcule o Q da reação.

Uma esquadrilha de espaçonaves com 1,00 anos-luz de comprimento (no seu referencial de repouso) está se movendo com velocidade 0,80c em relação a uma base espacial. Uma nave mensageira viaja da retaguarda da esquadrilha com velocidade 0,95c em relação à base espacial.

(a ) Calcule quanto tempo leva a viagem da nave mensageira em seu próprio referencial.

(b ) Obtenha o intervalo de tempo gasto pela nave mensageira no referencial da esquadrilha.

(c ) Determine quanto tempo leva a viagem da nave mensageira em relação à base espacial.