P2 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2018.1

Uma placa opaca tem algumas fendas igualmente espaçadas de uma distância de . A abertura de cada fenda é de . A placa é iluminada perpendicularmente por uma luz amarela com comprimento de onda . Em uma tela distante de da placa, a intensidade da luz é observada (ver figura).

(b) Faça um esboço qualitativo da intensidade da luz na tela em função do ângulo θ, evidenciando os máximos principais de interferência contidos dentro do máximo central e primeiro máximo secundário de difração.

Considere que a placa seja substituída por uma rede de difração de 1,0 cm de comprimento, com fendas bastante mais estreitas, mas com o mesmo espaçamento anterior de 4,90µm. Sobre a rede, incide-se perpendicularmente luz com comprimentos de onda dentro do espectro do visível, de 400 a 700 .

(d) Para comprimentos de onda na região do amarelo (λ∼550nm), qual é a menor variação de comprimento de onda que esta rede consegue resolver, para máximos de 2º ordem?

Uma placa opaca tem algumas fendas igualmente espaçadas de uma distância de . A abertura de cada fenda é de . A placa é iluminada perpendicularmente por uma luz amarela com comprimento de onda . Em uma tela distante de da placa, a intensidade da luz é observada (ver figura).

(a) Encontre a largura da envoltória central de difração formada na tela.

Em algum momento no futuro da Terra…

Descobre-se que um asteroide, a 120 milhões de quilômetros de distância, tem sua trajetória em rota de colisão com a Terra. A velocidade do asteroide é não-relativística e para todos os efeitos práticos pode ser desprezada. A agência espacial americana manda, em t =0, uma nave não tripulada em direção ao asteroide, com velocidade (medida na Terra). Considere o sistema de referência da nave () tendo e (origem de posição e tempo coincidentes para a Terra e a nave), sendo a direção definida entre a Terra e o asteroide.

No mesmo momento em que a nave é lançada, a agência espacial brasileira manda um míssil em direção ao asteroide. O míssil explode no asteroide 8min20s após o lançamento, de acordo a relógios na Terra.

(b) Qual é a velocidade do míssil, medida pela nave? Em que instante de tempo, de acordo ao computador de bordo da nave, o míssil explode no asteroide?

Em algum momento no futuro da Terra…

Descobre-se que um asteroide, a 120 milhões de quilômetros de distância, tem sua trajetória em rota de colisão com a Terra. A velocidade do asteroide é não-relativística e para todos os efeitos práticos pode ser desprezada. A agência espacial americana manda, em t =0, uma nave não tripulada em direção ao asteroide, com velocidade (medida na Terra). Considere o sistema de referência da nave () tendo e (origem de posição e tempo coincidentes para a Terra e a nave), sendo a direção definida entre a Terra e o asteroide.

(a) De acordo ao computador de bordo da nave, já em movimento, qual é a distância que a nave deverá percorrer até chegar ao asteroide e qual será o tempo de viagem?

Considere que a placa seja substituída por uma rede de difração de 1,0 cm de comprimento, com fendas bastante mais estreitas, mas com o mesmo espaçamento anterior de 4,90µm. Sobre a rede, incide-se perpendicularmente luz com comprimentos de onda dentro do espectro do visível, de 400 a 700 .

(c) Qual é a região angular em que se espalham os máximos de primeira ordem? Qual cor aparece mais próxima do máximo central?

O acelerador Van de Graaff mais potente pode fornecer uma diferença de potencial (ddp) de . Prótons inicialmente em repouso são colocados nesse acelerador. Considere todas as medidas feitas no referencial do laboratório. Lembre-se que .

1. Determine o valor da energia total de saída de cada próton, em .
2. Ache o momento linear de cada próton, em .
3. Encontre a velocidade atingida pelos prótons, como fração de c.
4. Suponha que, para outro valor de ddp no Van de Graaff, a velocidade final do próton seja 0,2c. O próton colide com um nêutron inicialmente em repouso (tome a massa do nêutron igual à massa do próton) e, pela colisão, forma-se uma única partícula no estado final (colisão totalmente inelástica). Qual é a velocidade dessa partícula?