Questões de Concurso Para if-pa
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Um disco sólido uniforme e um aro de mesmo raio R são colocados lado a lado no topo de um plano inclinado de altura H. São largados a partir do repouso e descem o plano girando sem deslizar. A razão entre as velocidades do disco sólido vd e a velocidade do aro va, quando estes chegam à base do plano inclinado, é dada por
(Dado: Momento de inércia do disco sólido com raio R: I = 1/2MR2 ; momento de inércia do aro com raio R: I = MR2 .)
Uma das principais técnicas utilizadas para a investigação na área de matéria condensada é a espectroscopia Raman. Uma amostra do material é irradiada por um feixe de laser intenso na região do visível próximo ao UV. A luz é geralmente espalhada numa direção perpendicular ao feixe do laser incidente. Uma explicação clássica para o espalhamento Raman (pois o efeito é quântico) pode ser dada considerando-se um campo elétrico da onda eletromagnética (feixe do laser) oscilando como E = E0cos2πv0t, sendo E0 a amplitude de vibração e v0 a frequência do laser. Considerando-se que a molécula sofre uma polarização dada por P = αE e que a molécula vibra com uma frequência vm, o deslocamento molecular será dado por: x = x0cos2πvmt, onde x0 é a amplitude de vibração da molécula. Considere que a vibração é pequena de tal forma que a polarizabilidade α é linear em x e pode ser expandida até primeira ordem em torno da posição de equilíbrio da molécula (sendo α0 a polarizabilidade na posição de equilíbrio). A polarização resultante que explica os espectros observados da amostra é dada por
Um ponto quântico (quantum dot) é uma nanoestrutura (geralmente semicondutora) cujos elétrons têm sua energia quantizada, como num átomo. Estes materiais podem ser utilizados como marcadores luminosos em células. Uma vez fixados na célula e iluminados com luz, esses pontos quânticos agem como fontes de luz fluorescente e suas imagens podem ser vistas usando-se microscópio ótico. Este ponto quântico em uma dimensão pode ser estudado considerando-se um elétron confinado em um poço de potencial. Assim, os níveis de energia podem ser controlados mudando-se a largura L, a forma e a profundidade do poço de potencial. Considerando um elétron de massa m em um poço de potencial infinito de largura L, o comprimento de onda emitida pela transição de um elétron entre dois níveis de energia (n+1) e n é dada por
Obs: (c é a velocidade da luz no vácuo e h = h/2π e h é a constante de Planck).
Um bloco de massa 1 kg desliza em um trilho curvo com o formato de um arco de circunferência de raio 1 m, mostrado na figura a seguir. Considere que o bloco parte do repouso na posição A e que chega à posição B com velocidade de 2 m/s e a aceleração da gravidade é aproximadamente 10m/s2 . O trabalho realizado pela força de atrito sobre o bloco é, aproximadamente,