Questões de Física

Na física moderna, um dos primeiros modelos que utilizou a ideia de quantização da energia, proposta pelo físico alemão Max Planck, foi o que descreve o fenômeno conhecido por efeito fotoelétrico. Esse modelo foi proposto por outro físico alemão, Albert Einstein. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica, quando iluminada por luz de frequência adequada. Em seu modelo, Einstein propôs um comportamento corpuscular para a luz (na mecânica clássica, a luz é tratada como onda), sendo ela constituída de partículas chamadas fótons, que obedecem aos postulados da teoria quântica. Segundo a teoria quântica, a energia E de cada fóton de luz é dada por E = h × f, em que h = 6,6 × 10^-34 J é a constante de Planck, e f é a frequência da luz. A energia mínima para arrancar um elétron de uma superfície metálica é denominada função trabalho (W) do metal. A função trabalho pode ser expressa em Joules (J), unidade de energia no Sistema Internacional de unidades, ou em elétron-volt (eV), sendo que 1 e V = 1,6 × 10^-19 J. Se a energia E do fóton é superior à função trabalho W, a diferença entre elas, E – W, é igual à energia cinética máxima, K_max, do elétron arrancado. O modelo para o efeito fotoelétrico pode ser resumido na equação K_max = E – W = h × f – W.

Fonte: GUIMARÃES, Osvaldo; PIQUEIRA, José Roberto; CARRON, Wilson. Física. v. 3. 1. ed. São Paulo: Editora Ática, 2014.

Considere que um determinado metal é iluminado com radiação luminosa de frequência f₀ e que elétrons são arrancados desse metal, deixando-o com energia cinética máxima igual a 30% da energia de um fóton dessa radiação.

A função trabalho desse metal, em termos de h (constante de Planck) e f₀, é igual a

Uma estação de rádio A transmite seus programas em ondas curtas de 50 m. A estação B transmite em ondas de frequência 600 kHz.

A razão f_A/f_B, em que fA é a frequência das ondas emitidas pela rádio A e f_B é a frequência das ondas emitidas pela rádio B, é igual a

Dado: a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas (no vácuo e, aproximadamente, no ar) é c = 3,0 × 10⁸ m/s.

INSTRUÇÃO: Um íon de massa 6,7 × 10^-27 kg e carga 3,2 × 10^-19 C entra numa região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B = 0,2 T (Figura a seguir). O íon entra na região com velocidade de módulo constante, v = 2,2 × 10⁵ m/s, passando pelo ponto P₁, descreve uma semicircunferência e deixa a região passando pelo ponto P₂.

A distância entre os pontos P₁ e P₂ é, aproximadamente, igual a

INSTRUÇÃO: Uma espira condutora retangular atravessa, com velocidade de módulo v, uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B, perpendicular ao plano da espira (Figura a seguir). Na posição 1, a espira está entrando na região onde existe o campo e, na posição 2, está saindo dela.

Sobre o sentido da corrente elétrica induzida na espira nas posições 1 e 2, é CORRETO afirmar que é

INSTRUÇÃO: O modelo de chuveiro apresentado a seguir foi ligado a uma tensão de 220 V. Os valores das resistências entre os terminais B – C e C – D são iguais a R, e entre os terminais A – B é 2R.

Em um dia muito frio, deseja-se a temperatura da água a maior possível, e isso ocorrerá se a tensão tiver sido ligada entre os terminais

INSTRUÇÃO: Um capacitor, inicialmente descarregado, foi carregado até atingir uma carga de 120 µC. A variação da diferença de potencial (ddp) entre suas placas com a carga armazenada está representada no gráfico a seguir.

O trabalho necessário para carregar esse capacitor, em Joules, é igual a