Questões de Física - Física moderna - Teoria da relatividade - Geral

Nos Jogos Olímpicos, os sistemas de GPS são usados para acompanhar o posicionamento exato dos atletas em provas de corrida e ciclismo. Esses sistemas utilizam sinais enviados por satélites em órbita na Terra. Como os satélites se movem muito rápido e estão muito distantes da Terra, precisamos considerar efeitos da relatividade restrita e da relatividade geral para que o GPS funcione corretamente.

Considerando essas afirmações sobre o funcionamento do GPS e os efeitos relativísticos, é correto afirmar que:

(URCA/2024.1) Suponha que um certo observador inercial detectou um fóton com velocidade na direção e sentido de um eixo e considere um referencial que se move, em relação a este observador, com velocidade constante de no mesmo sentido tentando perseguir o fóton (Aqui c é a velocidade da luz no vácuo).

De acordo com a teoria da relatividade a velocidade deste fóton para este segundo referencial é:

Em um experimento, dois relógios idênticos e sincronizados apresentam uma diferença perceptível na medida do tempo. Um dos relógios se encontra em repouso, enquanto o outro está em movimento a uma velocidade escalar v constante, próxima à velocidade escalar c da luz. Segundo a teoria da relatividade de Albert Einstein, entre o intervalo de tempo , medido pelo relógio em repouso, e o intervalo de tempo , medido pelo relógio em movimento, observa-se a seguinte relação:

Considere que o deslocamento do relógio ocorre à velocidade durante segundos.

Logo, o tempo, em segundos, decorrido no relógio em repouso, é igual a:

A Física desenvolvida a partir do século XX normalmente é chamada de Física Moderna, a qual permite explicar fenômenos da natureza que ocorrem a nível atômico e a altas velocidades. As proposições de Albert Einstein, Max Planck e Louis De Broglie foram fundamentais para o início do desenvolvimento da Física Moderna.

Sobre os aportes desses cientistas à Física Moderna, é correto afirmar que:

Considerando-se a teoria da relatividade restrita, criada por Albert Einstein no início do século XX, marque V para as afirmativas verdadeiras e F, para as falsas

( ) O ano-luz é uma unidade de medida de distância.
( ) A velocidade da luz é a mesma em qualquer referencial.
( ) O tempo é absoluto e transcorre do mesmo modo para quaisquer observadores.
( ) As previsões da mecânica clássica são válidas, quando os corpos possuem velocidades muito menores que a velocidade da luz.

A sequência correta, de cima para baixo, é

A tomografia por emissão de pósitrons é um exame da medicina nuclear que utiliza elementos radioativos que decaem por emissão de pósitrons, que são antipartículas do elétron. Após ser emitido, o pósitron encontra um elétron das células do paciente, ocorre a aniquilação de ambos e criam-se dois fótons de radiação gama. O equipamento detecta essa radiação e constrói a imagem da região do interior do corpo do paciente.

De acordo com a Teoria da Relatividade, a relação entre massa (m) e energia (E) é dada pela expressão E = mc², sendo c a velocidade da luz no vácuo igual a 3 × 10⁸ m/s.

Considerando-se a massa do elétron igual a 9 × 10^–31 kg, a quantidade de energia associada a cada fóton da radiação gama resultante da aniquilação de um par elétron-pósitron é