Questões de Concurso Público SEED - RR 2021 para Professor de Educação Básica - Física

Em 2020 a física Andreia Ghez recebeu o prêmio Nobel de Física por seus trabalhos na descrição do buraco negro que existe no centro da Via Láctea a partir do movimento observado de estrelas, registrado ao longo de cerca de 20 anos. Abaixo vemos a reconstrução da trajetória de estrelas (círculos) em torno de um ponto (indicado visualmente por uma estrela de cinco pontas, que representa a posição do buraco negro nas imagens). 



Fonte: UCLA Galactic Center Group - https://youtu.be/tMax0KgyZZU 

Considere as afirmativas abaixo.

I. A partir do período orbital e dos raios médios identificados para as diferentes estrelas observadas é possível inferir a massa do buraco negro. II. Os dados todos são incompatíveis com as leis de Kepler já que buracos negros só podem ser descritos pela relatividade geral de Einstein. III. A proporção entre o quadrado do período das órbitas e o cubo de seus raios médios deve resultar um valor relativamente consistente para as órbitas fechadas que sejam identificadas pelos pesquisadores.

Estão corretas as afirmativas:

Das muitas verificações experimentais da relatividade especial de Einstein está a detecção de múons presentes nos raios cósmicos na superfície terrestre. O tempo de vida desses múons não seria suficiente para que chegassem à superfície após cruzar a atmosfera. O tempo de vida dos múons é de cerca de 2 x 10^-6 s.

Considere que os múons estão se deslocando à velocidade de 0,9999c. c = 3 x 10⁸ m/s, o fator de lorentz neste caso é de:




Considerando a distância percorrida dada pela estimativa clássica de velocidade vezes tempo, as distâncias percorridas pelo múon considerando: I) o tempo de vida e; II) o tempo de vida dilatado temporalmente no referencial do múon em relação à Terra, são, respectiva e aproximadamente:

Becquerel descobriu o efeito fotoelétrico em 1839, um dos fenômenos que iriam fundamentar a revolução moderna na física no início do século XX, levando à mecânica quântica. O projeto Phet da Universidade do Colorado, é conhecido por dispor de muitos simuladores para utilização no contexto didático, tem o simulador abaixo para uma célula fotoelétrica.



Fonte: Photoelectric Effect 1.10 - Phet. https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/photoelectric/latest/phot oelectric.html

Nesta imagem a radiação incidente é de 400nm, com intensidade de 55%. Temos o valor de 0.8V de tensão reversa aplicada à célula que resulta na impossibilidade dos elétrons atingirem o eletrodo (na representação deles como corpos clássicos pontuais eles chegam perto do eletrodo mas têm o movimento revertido), isso resulta corrente nula portanto. O eletrodo emissor é feito de sódio.

Assinale a alternativa que identifica corretamente o valor da função trabalho obtida com os dados extraídos deste arranjo. Considere hf = 1200 eV.nm: 

A imagem abaixo é retirada do aclamado recorde de 2013 de menor filme de stop motion do mundo, “ A Boy And His Atom”, registrado no Guinness World Records por uma equipe de microscopia de tunelamento da IBM.




Fonte: A Boy And His Atom: The World's Smallest Movie -IBM - https://youtu.be/oSCX78-8-q0

Os pontos consistem de moléculas de monóxido de carbono sobre um substrato de cobre, a temperatura de 5K o monóxido de carbono tem aderência no substrato permitindo que a equipe utilizando o microscópio de tunelamento movesse os átomos para compor cada quadro, que reunidos resultam na animação de stop motion. Essa prova de conceito tem interesses em manipulação de registro de informação na grande quantidade realizada e na escala molecular, na medida em que o grupo que se dedica ao desenvolvimento de dispositivos de memória

Considerando que os orbitais moleculares mais externos, onde se deslocalizam os elétrons deste nível molecular, estão sendo registrados na escala de 0,1 nm, que h/4π tem escala de 10^-36, e que a massa do elétron tem escala de 10^-31 .

Utilizando o princípio da incerteza, e apenas manipulando as potências de 10, é possível estimar que a ordem de grandeza da (mínima) incerteza na velocidade desses elétrons está na escala de: