P2 de Física 4 da USP - 2015

Para testar a teoria da relatividade, um farol na Terra envia sinais luminosos a cada segundos para uma nave espacial que se afasta da Terra com velocidade .

A espaçonave recebe estes sinais e os retransmite de volta ao farol. Qual é o intervalo de tempo entre os sinais recebidos pelo farol?

No modelo de Bohr os níveis de energia do átomo de hidrogênio são dados pela expressão , onde é uma constante e é um número inteiro.

Considere um elétron num átomo de hidrogênio no nível de energia com .

1. Calcule a frequência do fóton emitido, caso esse elétron fizesse uma transição para o estado fundamental.
2. Calcule a energia necessária para ionizar esse átomo, ou seja, para remover o elétron da camada com .

A superfície de uma estrela tem área de e emite watts. Qual é o comprimento de onda que corresponde ao máximo da distribuição de intensidades da luz emitida por essa estrela?

Aproxime a radiação da estrela pela de um corpo negro.

A função de trabalho para o metal lantânio é de . Suponha que uma placa deste metal seja iluminada com luz de comprimento de onda igual a .

Considere os fotoelétrons não relativísticos emitidos da placa com o máximo de energia possível. Nessas condições

1. Calcule o valor da energia cinética desses elétrons.
2. Calcule o comprimento de onda de de Broglie desses elétrons. Dê sua resposta em função da constante de Planck , da massa do elétron e de sua energia cinética .

Num espalhamento Compton, um fóton de comprimento de onda incide em um elétron inicialmente em repouso (massa ). O fóton espalhado é observado numa direção que faz um ângulo de em relação à direção de incidência.

As respostas devem ser dadas em termos de , , e .

1. Determine o comprimento de onda do fóton espalhado.
2. Calcule a energia cinética do elétron após a colisão.
3. Calcule a componente do momento linear do elétron após a colisão.

Uma partícula com massa de repouso , viajando com velocidade ( é a velocidade da luz), colide com uma partícula idêntica inicialmente em repouso.

Após a colisão as duas partículas formam uma única partícula de massa de repouso com velocidade . As respostas devem ser dadas em termos de e de .

1. Calcule a velocidade da partícula resultante.
2. Calcule a massa de repouso dessa nova partícula.
3. Calcule a energia cinética da nova partícula.