Questões de Concurso Sobre física moderna em física

O experimento de Geiger–Marsden (experimento da folha de ouro) consiste em um feixe de partículas alfa que incide em uma folha fina de ouro. Um detector circular registra as deflexões das partículas após a interação com a folha de ouro. Ilustrado na Figura a seguir, esse famoso experimento, comandado por Ernest Rutherford, provou, pela primeira vez, a existência do núcleo atômico.



Esse experimento constatou que, após interagirem com a folha de ouro,

O projeto de um sistema de controle envolve um sinal eletromagnético que se propaga, em função do tempo, de acordo com a equação diferencial linear sendo

A solução dessa equação, válida unicamente para é expressa por

O cíclotron é um dispositivo utilizado para acelerar partículas, como prótons, até energias cinéticas muito elevadas. O princípio de funcionamento de um cíclotron baseia-se no fato de que o período de movimento de uma partícula eletricamente carregada, quando em órbita circular em um campo magnético uniforme, independe da velocidade da partícula. Utilizando um campo elétrico que varia periodicamente, é possível acelerar uma partícula carregada e lançá-la em um campo magnético uniforme para que ela descreva a órbita semicircular esperada e retorne à região de campo elétrico para ser novamente acelerada. A figura a seguir mostra um esquema de um cíclotron.

                                           

As partículas partem do centro da estrutura e, à medida que são aceleradas, suas órbitas circulares tornam-se cada vez maiores.

A respeito do cíclotron e considerando que a massa do próton é igual a 1,6 . 10 ^–27 kg e que o cíclotron utiliza um campo magnético de 2,0 T para acelerar prótons em uma órbita de raio máximo igual a 1,0 m, assinale a alternativa que apresenta a energia, em MeV, de um próton que emerge do cíclotron.

Na elaboração de uma teoria física, deve existir um grande cuidado na determinação de uma equação. É importante que esta seja dimensionalmente correta. Em um estudo específico, um pesquisador determinou que a pressão de um gás pode ser determinada pela equação:

                                                     

em que a e ß são constantes, z é uma distância, k é a constante de Boltzman e θ é a temperatura. As dimensões de ß são

Um núcleo radioativo decai conforme a atividade mostrada na Figura ao lado: A meia vida deste núcleo é de aproximadamente

                        

Considere as afirmações acerca de bioeletrogênese:

I. A Equação de Nernst é utilizada para determinar o potencial de equilíbrio eletroquímico quando a membrana é permeável a um único íon.
II. A Equação de Goldman-Hodgkin-Katz é utilizada para determinar o potencial de equilíbrio eletroquímico quando a membrana é permeável a mais de um íon.
III. Tanto a Equação de Nernst quanto a Equação de Goldman-Hodgkin-Katz dependem da temperatura.

Está correta a alternativa:

A radiação eletromagnética é um fenômeno ondulatório no qual um campo elétrico e outro magnético oscilam pe- riodicamente enquanto a onda se propaga num determinado meio. A velocidade de propagação das ondas eletro- magnéticas no vácuo, é c ≅ 3,0 x 10⁸ m/s.

Qual das opções abaixo descreve as características físicas de uma onda eletromagnética?

Sensores óticos são dispositivos amplamente utilizados na indústria e nos processos produtivos, e têm como função indicar a presença de um elemento acionador, por meio da interrupção do feixe de luz. Qual o princípio físico que fundamenta esses dispositivos?

Os ensaios radiográficos e por ultrassom são métodos de ensaios não destrutivos. Em relação a esses métodos, sabe-se que o(a)

Um raio X de comprimento de frequência de 10^–10 Hz viaja pelo vácuo a uma velocidade de 300.000 km/s. Assinale a alternativa que apresenta o comprimento de onda de um fóton de raio X.

Um fóton que possui energia de 10² J viaja a uma velocidade de 300.000 km/s. Assinale a alternativa que apresenta o momento associado a esse fóton, em J ⋅ s/m.

Uma relação empírica proposta por Balmer e outros pesquisadores para explicar os espectros de alguns elementos é dada por , em que RH é conhecida por constante de Rydberg. A teoria de Bohr propõe a seguinte relação para o cálculo da energia para átomos hidrogenoides: , em que Z é o número atômico. Considerando o átomo de Hélio ionizado (He⁺ ), assinale a alternativa que apresenta a expressão correta da constante de Rydberg.

Uma partícula de massa 2,21 × 10^–31 kg move-se com uma velocidade de 3 × 10² m/s. Considerando que a constante de Planck vale 6,63 × 10^–34 J.s, assinale a alternativa que apresenta o comprimento de onda de de Broglie para essa partícula.

O cíclotron é um instrumento que foi desenvolvido em 1931 pelos físicos Lawrence e Livingston, da Universidade da Califórnia, com o propósito de acelerar partículas atômicas carregadas até atingir elevadas energias cinéticas. As partículas de alta energia são usadas para bombardear núcleos atômicos, causando reações nucleares que são analisadas para se obterem informações acerca dos núcleos. Considere que um cíclotron, para acelerar prótons, possua um campo magnético (B) de 3,0 tesla e um raio máximo (r) de curvatura igual a 0,8 metros. Considere, ainda, carga do próton (q) = 1,6 x 10^–19 C, massa do próton (m) = 1,67 x 10^–27 kg, 1 elétron-volt (eV) = 1,6 x 10^–19 J e π ≅ 3,14.

Com base nessas informações, assinale a alternativa incorreta.