Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre física moderna em física

Quando um fóton interage com as camadas mais internas de um átomo, transferindo a respectiva energia para os elétrons dessas camadas, ele proporciona uma energia cinética aos elétrons capaz de ejetá-los para fora desse átomo. O espaço antes ocupado pelo elétron ejetado passa a ser ocupado por outro elétron de uma órbita mais externa, que possuía menor energia. Essa movimentação, que representa uma perda de potencial de energia balanceada pela emissão de um fóton característico, é comumente conhecida como

Em 1905 Albert Einstein estabeleceu a cinemática relativística, que prevê fenômenos como a dilatação temporal para referenciais com movimento relativo. Hoje, 112 anos depois, as correções relativísticas são empregadas, por exemplo, no sistema de GPS, que utiliza o tempo para medir distâncias e portanto posicionar os corpos na superfície do planeta a partir da recepção dos sinais enviados por satélites que estão a 20x10³ km da superfície. As correções devido à relatividade geral são ainda maiores, entretanto vamos considerar apenas a correção devida à relatividade restrita. Considere um satélite com velocidade relativa ao referencial terrestre de 4000m/s. A dilatação temporal que fará o período de um relógio no satélite em relação ao mesmo período T no referencial na Terra será dada por T’= T/ɣ, com ɣ sendo o fator de Lorentz que pode ser expandido em série conforme a fórmula abaixo: Dessa maneira a cada segundo dos relógios terrestres (T=1s) no tempo próprio do satélite haverá a redução de T’= 1- v² /(2c²) segundos. Assinale abaixo o número aproximado de microsegundos (10^-6 segundos) que o relógio do satélite estaria atrasado em relação à relógios na Terra ao final de um dia. Considere c=3x10⁸ m/s:

Os conceitos físicos são criações livres do espírito humano; eles não são, como se poderia acreditar, determinados unicamente pelo mundo exterior. No esforço que fazemos para compreender o mundo, nós parecemos um pouco com uma pessoa que tenta compreender o mecanismo de um relógio completamente fechado: ela vê o mostrador e os ponteiros em movimento, ouve o tique-taque, mas não tem nenhum meio de abrir o relógio. Se ela for criativa, poderá construir uma imagem do mecanismo, considerando-o responsável por tudo o que ela observa; mas ela nunca estará segura de que sua imagem é a única capaz de explicar suas observações. Ela nunca estará em condições de comparar sua imagem com o mecanismo real e sequer poderá representar a possibilidade ou a significação de tal comparação. Assim o pesquisador também crê certamente que, à medida que seus conhecimentos aumentarão, sua imagem da realidade se tornará cada vez mais simples e explicará campos de impressões sensíveis sempre mais amplos. Ele poderá, assim, crer na existência de um limite ideal do conhecimento, que o espírito humano pode alcançar. Ele poderá chamar esse limite ideal de verdade objetiva.

(EINSTEIN, Albert. INFELD, Léopold. L’ évolution des idées en Physique. Trad. M. Solovine. Paris: Payot, 1978, p. 34-35)

Segundo o texto escrito no século XX, a partir de uma concepção contemporânea de ciência,

Stefan e Boltzmann formularam uma lei que relaciona a potência irradiada P com a área A da superfície emissora e a temperatura absoluta T de um corpo.

P = ε. σ. A. T⁴, sendo σ uma constante universal σ = 5,7 . 10⁻⁸ W/m² . K⁴ e ε uma constante numérica menor do que 1, denominada emissividade da superfície.

Da mesma forma que um corpo irradia calor, ele também absorve calor do ambiente circundante, com mesmo valor de ε. Assim, a potência efetiva irradiada por um bloco de alumínio polido (ε = 0,05), de área A = 0,20 m², à temperatura de 127 °C, num ambiente a 27 °C vale em W, aproximadamente,