P2 de Física 4 da UFRJ - 2019.1

Considere as afirmações a seguir sobre os fótons, as partículas de luz:

i) a relação entre energia total e momento linear para um fóton é ;

ii) os fótons podem ser interpretados como partículas relativísticas com massa de repouso NULA;

iii) o VETOR velocidade de um fóton no vácuo é constante e assume o mesmo valor independentemente do referencial inercial considerado.

Marque a alternativa correta:

a) apenas ii é verdadeira.

b) apenas i e iii são verdadeiras.

c) apenas ii e iii são verdadeiras.

d) apenas i é verdadeira.

e) apenas iii é verdadeira.

f) apenas i e ii são verdadeiras.

g) todas são verdadeiras.

h) nenhuma é verdadeira.

Considere as afirmações a seguir sobre as transformações de coordenadas/velocidades entre dois referenciais inerciais:

i) as transformações de Lorentz são um caso particular das transformações de Galileu, no limite de altas velocidades ;

ii) as transformações de Lorentz para a velocidade implicam que se um corpo possui velocidade menor que para um referencial inercial, o mesmo se verifica para qualquer referencial inercial;

iii) a transformação de Galileu revela que a simultaneidade entre dois eventos é um conceito absoluto e não depende do observador.

Marque a alternativa correta:

a) apenas ii e iii são verdadeiras.

b) apenas i e iii são verdadeiras.

c) apenas ii é verdadeira.

d) apenas i é verdadeira.

e) apenas iii é verdadeira.

f) apenas i e ii são verdadeiras.

g) todas são verdadeiras.

h) nenhuma é verdadeira.

Uma nave espacial possui velocidade ao longo do eixo e percorre uma distância intergaláctica de anos-luz entre duas estrelas, para um dado referencial inercial. Determine a distância entre as estrelas para o referencial inercial da nave espacial.

a) anos luz.

b) anos luz.

c) anos luz.

d) anos luz.

e) anos luz.

Em uma corrida intergaláctica, o foguete A é colocado na posição e o fogute B em para um dado referencial . O objetivo da corrida é chegar na posição primeiro. A largada é dada no instante para o referencial inercial e os foguetes saem nesse instante com velocidades e , respectivamente.

Em função dos dados do enunciado, calcule o que se pede.

a) Determine os instantes de tempo para os quais os foguetes A e B cruzam a linha de chegada para o referencial ;

b) Determine a velocidade do foguete A em relação a uma referencial inercial ligado ao foguete B.

c) Determine os instantes de largada e chegada de cada foguete em relação a um referencial inercial ligado ao foguete B.

Em uma primeira aproximação, determina-se que uma pessoa consiga viver em segurança dentro de uma nave espacial por anos (em relação à nave). Assumindo que a velocidade da nave é para um dado referencial inercial, calcule o tempo máximo que uma nave pode viajar, em relação ao referencial inercial, com o passageiro em segurança.

a) anos.

b) anos.

c) anos.

d) anos.

e) anos.

Duas partículas possuem velocidades e em relação a um referencial inercial. O módulo da velocidade de uma delas com respeito à outra vale:

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Em um acelerador de partículas, uma partícula de massa de repouso é acelerada até ter sua energia cinética igual a 7 vezes a sua energia de repouso. Determine o módulo do momento linear relativístico dessa partícula.

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Duas fontes idênticas de luz monocromática, as quais emitem na mesma frequência quando em repouso, movem-se com velocidade de mesmo módulo ao longo do eixo de um referencial inercial. Uma das fontes se aproxima enquanto a outra se afasta de um receptor que está em repouso em relação ao referencial inercial. O receptor determina que a frequência da luz emitida por uma das fontes é o dobro da outra. Determine o valor da velocidade das fontes.

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Um sistema composto de átomos de hidrogênio aquecidos emite radiação. Uma parte da radiação eletromagnética emitida é formada por fótons de energia . Pode-se afirmar que, pelo modelo de Bohr, os átomos que emitiram esses fótons sofreram uma transição entre os seguintes níveis de energia.

a) de para .

b) de para .

c) de para .

d) de para .

e) de para .

Qual é o valor de comprimento de onda de De Broglie associado a um elétron não-relativístico de massa e energia cinética ?

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Um elétron livre não-relativístico é preparado com velocidade média e com uma incerteza . A incerteza na medida da posição deste elétron (considere o problema unidimensional) satisfaz

a) .

b) .

c) .

d) .

e) Não tem relação com os dados fornecidos.

O experimento de espalhamento Compton é realizado com radiação eletromagnética de comprimento de onda . Calcula-se a diferença dos comprimentos de onda dos fótons espalhados nos ângulos e e o valor obtido é dado por

a) .

b) .

c) .

d) .

e) .

Numa aula de física moderna, um estudante obtém os seguintes valores para o potencial de corte, e , para as frequências de luz incidente e , respectivamente. Com esses dados, a razão entre a carga do elétron pela constante de Planck, , pode ser dada pela expressão:

a) .

b) .

c) .

d) .

e) Impossível encontrar esta quantidade.