P2 de Física 4 da UFRJ - 2018.1

Considere um relógio que possui velocidade para um referencial inercial e que, em um dado instante, é inicializado quando passa pela origem desse referencial inercial. Ao percorrer a distância de a partir da origem do referencial inercial, determine o tempo cronometrado pelo relógio.

a) segundos.

b) segundos.

c) segundos.

d) segundos.

e) segundos.

Na relatividade restrita, qual das seguintes propriedades de um corpo é independente da velocidade desse corpo?

a) Massa de repouso.

b) Massa relativística.

c) Energia cinética.

d) Energia total.

e) Momento linear.

Um dado referencial inercial observa um anel circular de raio , posicionado no plano , mover-se como um tudo com velocidade . Um outro referencial inercial observa o mesmo anel parado e posicionado no plano . A forma desse anel para o referencial é descrita por

a) Uma elipse, cujo eixo MAIOR é paralelo ao eixo .

b) Uma elipse, cujo eixo MAIOR é paralelo ao eixo .

c) Uma circunferência, cujo raio é MENOR que .

d) Uma circunferência, cujo raio é MAIOR que .

Duas naves espaciais, 1 e 2, movem-se em relação a um referencial inercial, ao longo do eixo , com as equações de movimento (posição versus tempo) e , respectivamente. A equação horária de movimento da nave , , para um referencial inercial preso à nave é dada por (considere como o tempo marcado pelo referencial preso à nave ):

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

f) .

Considere as afirmações a seguir sobre os fótons, as partículas da luz, e marque a alternativa correta.

I) Os fótons não transportam momento linear nem energia.

II) Os fótons podem ser interpretados como partículas relativísticas com massa de repouso nula.

III) No vácuo, os fótons propagam-se com velocidade para qualquer referencial inercial.

a) Nenhuma está verdadeira.

b) Apenas I é verdadeira.

c) Apenas II é verdadeira.

d) Apenas III é verdadeira.

e) Apenas I e II são verdadeiras.

f) Apenas I e III são verdadeiras.

g) Apenas II e III são verdadeiras.

h) Todas são verdadeiras.

Em um espalhamento Compton entre um feixe monocromático e um alvo com partículas livres desconhecidas, estima-se que a diferença entre o maior e o menor comprimento de onda espalhado vale . O valor da energia de repouso de cada partícula livre desconhecida é dado pelo valor:

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Quando a velocidade de uma partícula de massa de repouso se aproxima da velocidade da luz, sua massa relativística se aproxima de

a) Zero.

b) .

c) .

d) Infinito.

e) Não é possível determinar.

Uma partícula se encontra dentro de uma caixa unidimensional de tamanho e possui energia . Determine o estado estacionário ocupado pela partícula.

a) Estado fundamental.

b) Primeiro estado excitado.

c) Segundo estado excitado.

d) Terceiro estado excitado.

e) Quarto estado excitado.

Considere os seguintes elementos com suas respectivas funções-trabalho aproximadas: Potássio (), Sódio (), Magnésio () e Prata (). Suponha que se faça incidir luz sobre cada um desses elementos com comprimentos de onda que variam de até . Em quais dos elementos listados anteriormente a luz incidente é capaz de arrancar elétrons do material?

a) Somente no Potássio e no Sódio.

b) Somente no Potássio.

c) Em todos eles, exceto na Prata.

d) Em nenhum deles.

e) Em todos eles, sem exceção.

Determine, com o modelo de Bohr, a velocidade de um elétron que ocupa o primeiro nível excitado no átomo de Hidrogênio, em termos da constante de estrutura fina , a qual vale aproximadamente .

a) .

b) .

c) .

d)

e) .

Num experimento fotoelétrico realizado com ouro, cuja função-trabalho vale , utiliza-se radiação eletromagnética com comprimento de onda de . A energia cinética máxima dos elétrons arrancados vale:

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Considere duas galáxias que se movem ao longo de uma mesma reta. Para que a frequência da onda eletromagnética emitida por uma das galáxias seja observada pela outra com valor , as galáxias devem estar:

a) Aproximando-se com velocidade relativa .

b) Afastando-se com velocidade relativa .

c) Aproximando-se com velocidade relativa .

d) Afastando-se com velocidade relativa .

e) Afastando-se com velocidade relativa .

f) Aproximando-se com velocidade relativa .

Duas partículas estão em rota de colisão frontal. Para um dado referencial inercial, a partícula possui massa de repouso e velocidade constante de enquanto a partícula possui massa de repouso e velocidade constante onde é a velocidade da luz no vácuo. Essas partículas são aniquiladas completamente, dando origem a uma nova partícula. Em relação ao dado referencial inercial, determine o que se pede em função de e .

a) O vetor momento linear (módulo, direção e sentido) da nova partícula.

b) A energia total da nova partícula.

c) O vetor velocidade (módulo, direção e sentido) da nova partícula.