01) (ENEM) Quando a luz incide sobre a superfície de uma placa metálica, é possível que elétrons sejam arrancados dessa placa, processo conhecido como efeito fotoelétrico. Para que um elétron escape da superfície do metal, devido a esse efeito, a energia do fóton incidente deve ser, pelo menos, igual a uma energia mínima, chamada função trabalho (Wo), uma grandeza característica de cada material. A energia de cada fóton da luz incidente é igual ao produto hf, onde h é a constante de Planck e f é a freqüência da luz incidente. Quando a energia do fóton incidente é maior que Wo, a energia restante é transformada em energia cinética do elétron. Dessa forma, a energia cinética máxima (eM) do elétron arrancado é dada por:

Considere o experimento no qual um feixe de luz que contém fótons com energias associadas a um grande intervalo de freqüências incide sobre duas placas, P1 e P2, constituídas de metais diferentes. Para esse experimento pode-se afirmar que o gráfico representando a energia cinética máxima dos elétrons emitidos, em função das freqüências que compõem a luz incidente, é:

02) (UFRN) Crizzoleta Puzzle, estudante de Física, idealizou a seguinte experiência: Numa colisão entre dois nêutrons, são realizadas medidas simultâneas e exatas da posição e da velocidade de cada um dos nêutrons. Em sua idealização, essas medidas são efetuadas em dois instantes: antes da colisão (figura I) e depois da colisão (figura II). A letra c, que aparece nas duas figuras, representa a velocidade da luz no vácuo, e v1 e v2

representam, respectivamente, as velocidades dos nêutrons 1 e 2.

Analisando a experiência proposta, verificamos, à luz da Física Moderna, que a referida estudante violou A) o princípio da incerteza de Heisenberg, a lei de conservação do momento linear e a lei de Coulomb. B) o princípio da incerteza de Heisenberg, um postulado da teoria da relatividade especial de Einstein e a lei de conservação do momento linear. C) um postulado da teoria da relatividade especial de Einstein, a lei de conservação da carga elétrica e a lei de conservação do momento linear. D) um postulado da teoria da relatividade especial de Einstein, a lei de Coulomb e a lei de conservação da carga elétrica.

03) (UFRN) Bastante envolvida com seus estudos para a prova do vestibular, Sílvia selecionou o seguinte texto sobre Teoria da Relatividade para mostrar à sua colega Tereza:

À luz da Teoria da Relatividade Especial, as medidas de comprimento, massa e tempo não são absolutas quando realizadas por observadores em referenciais inerciais diferentes. Conceitos inovadores como massa relativística, contração de Lorentz e dilatação temporal desafiam o senso comum. Um resultado dessa teoria é que as dimensões de um

objeto são máximas quando medidas em repouso em relação ao observador. Quando o objeto se move com velocidade V, em relação ao observador, o resultado da medida de sua dimensão paralela à direção do movimento é menor do que o valor obtido quando em repouso. As suas dimensões perpendiculares à direção do movimento, no entanto, não são afetadas.

Depois de ler esse texto para Tereza, Sílvia pegou um cubo de lado L0 que estava sobre a mesa e fez a seguinte questão para ela: Como seria a forma desse cubo se ele estivesse se movendo, com velocidade relativística constante, conforme direção indicada na figura abaixo?

A resposta correta de Tereza a essa pergunta foi:

04) (UFRN) Abraão está sempre inovando sua maneira de lecionar. Ele conhece bem a força do desenho caricato e tenta fazer uma espécie de “caricatura conceitual” para evidenciar sutilezas da Física Moderna. Abraão acredita que essa forma descontraída de discutir conceitos físicos favorece a apreensão do “novo” e auxilia a manutenção do senso de humor em suas aulas, nas quais ele costuma fazer algumas afirmações para serem discutidas.

Uma afirmação correta feita por Abraão é:

A) é impossível esmagar um objeto (por exemplo, tirar suco de uma fruta) usando o efeito da contração de Lorentz, apresentado na Teoria da Relatividade Especial. B) ondas de matéria não podem ser associadas a corpos macroscópicos, senão um carro ao passar por um túnel sofreria forte difração. C) a massa relativística cresce com a velocidade do objeto, portanto um elétron fica com um tamanho enorme para velocidades próximas da velocidade da luz.

D) na Teoria da Relatividade de Einstein, tudo é relativo, até mesmo leis de conservação, cuja validade vai depender do observador inercial que analisa a situação.

05) (UFRN) O físico português João Magueijo, radicado na Inglaterra, argumenta que, para se construir uma teoria coerente da gravitação quântica, é necessário abandonarmos a teoria da relatividade restrita. Ele faz isso e calcula como fica, na sua teoria, a famosa equação de Einstein para a energia total de uma partícula, E=mc2. Magueijo obtém a seguinte generalização para essa expressão:

Nessa expressão, m é a massa relativística de uma partícula e pode ser escrita como

em que m0 é a massa de repouso d a partícula, v é a velocidade da partícula em relação ao referencial do observador, c é a velocidade da luz no vácuo e EP é a energia de Planck.

Pode-se afirmar que uma das principais diferenças entre essas duas equações para a energia total é que, na equação de Einstein,

A) o valor de E depende do valor de v, ao passo que, na equação de Magueijo, não pode haver dependência entre tais valores. B) não há limite inferior para o valor de E, ao passo que, na equação de Magueijo, o valor mínimo que E pode atingir é EP. C) o valor de E não depende do valor de v, ao passo que, na equação de Magueijo, pode haver dependência entre tais valores. D) não há limite superior para o valor de E, ao passo que, na equação de Magueijo, o valor máximo que E pode atingir é EP.

06) (UFRN) Segundo a teoria da relatividade especial, as medidas de comprimento e de massa, por exemplo,dependem do estado de movimento relativo entre observadores que efetuam tais medidas a partir de referenciais inerciais diferentes.Considere um cubo sólido e homogêneo movendo-se com velocidade v, na direção x, paralelamente a uma de suas arestas, conforme representado na figura a baixo.

As grandezas L0, m0, V0 e ρ0

são,respectivamente, o comprimento da aresta, a massa, o volume e a densidade de massa desse cubo, medidos desde um referencial em relação ao qual ele está em repouso.Se esses valores forem medidos de um referencial inercial em relação ao qual esse cubo se move com velocidade v constante – segundo uma direção paralela a uma das arestas –, então o comprimento da aresta paralela à direção em que o cubo se move será dado por L = L0/γ, e as outras três grandezas serão dadas, respectivamente, por m =γm0, V e ρ, em que γ é o fator relativístico de Lorentz.

São dados ainda: ρ0=m0/V0 e ρ=m/V .

Segundo a teoria da relatividade especial, para a situação descrita, a relação entre as densidades de massa do cubo, conforme medidas nos dois referenciais, é expressa por:

A) ρ =γρ0 B) ρ=γ2ρ0 C) ρ=ρ0 D) ρ=γ4ρ0

07) (UFRN) Raios cósmicos são partículas que bombardeiam continuamente a Terra. Eles são compostos, principalmente, de partículas alfa, prótons e neutrinos. Um neutrino vindo do espaço se desloca em relação à Terra com velocidade da luz, igual a c.Para um foguete que se desloca com velocidade v em relação à Terra, em direção ao neutrino, esta partícula terá velocidade igual a:

A) v- c B) v+c C) c D) v

08) (UFRN) Quando há incidência de radiação eletromagnética sobre uma superfície metálica, elétrons podem ser arrancados dessa superfície e eventualmente produzir uma corrente elétrica. Esse fenômeno pode ser aplicado na construção de dispositivos eletrônicos, tais como os que servem para abrir e fechar portas automáticas.

Ao interagir com a superfície metálica, a radiação eletromagnética incidente se comporta como

A) onda, e o fenômeno descrito é chamado de efeito fotoelétrico. B) partícula, e o fenômeno descrito é chamado de efeito fotoelétrico. C) partícula, e o fenômeno descrito é chamado de efeito termiônico. D) onda, e o fenômeno descrito é chamado de efeito termiônico.

09) (UFRN) O desenvolvimento da geração de energia por fusão nuclear tem sido lento e difícil, porém existe uma esperança de que esse processo seja fundamental como fonte de energia para as futuras gerações. Nele, dois núcleos leves se fundem para formar um novo elemento. Reações como essa ocorrem no interior do Sol e se constituem na sua principal fonte de geração de energia. Por exemplo, quando, o trítio e o deutério (isótopos do hidrogênio) se combinam, formam um núcleo de hélio e um nêutron, cada um deles com grande energia cinética, a qual é transformada em calor e aproveitada para gerar energia elétrica.

Para a reação nuclear de fusão representada acima, a soma das massas dos produtos da reação

A) é menor que a soma das massas dos isótopos, antes da reação, e a energia a ser aproveitada é determinada pela equação ∆E=hf. B) é maior que a soma das massas dos isótopos, antes da reação, e a energia a ser aproveitada é determinada pela equação ∆E=∆mc2. C) é menor que a soma das massas dos isótopos, antes da reação, e a energia a ser aproveitada é determinada pela equação ∆E=∆mc2. D) é maior que a soma das massas dos isótopos, antes da reação, e a energia a ser aproveitada é determinada pela equação ∆E=hf.

10) (UFRN) O conceito de éter surgiu na Grécia antiga, significando uma espécie de fluido sutil e rarefeito que preenchia o espaço e envolvia a Terra. Esse conceito evoluiu para representar um referencial privilegiado, a partir do qual se poderia descrever toda a Física, inclusive seria o meio material no qual se propagariam as

ondas eletromagnéticas (a luz). No entanto, as experiências de Michaelson-Morley, realizadas em 1887, mostraram a inconsistência desse conceito, uma vez que seus resultados implicavam que ou a Terra estava sempre estacionária em relação ao éter ou a noção de que o éter representava um sistema de referência absoluto era errônea, devendo, portanto, ser rejeitada. As inconsistências do conceito de éter levaram Einstein a elaborar a teoria de que a velocidade da luz A) é constante para qualquer observador e dependente de qualquer movimento da fonte ou do observador. B) é constante para qualquer observador e independente de qualquer movimento da fonte ou do observador. C) é constante e dependente do observador, porém independente de qualquer movimento relativo da fonte. D) é constante e independente do observador, porém dependente de qualquer movimento relativo da fonte.

11) (UFRN) O Sr. Phortunato instalou, em sua farmácia de manipulação, um dispositivo conhecido como “olho elétrico”, que, acionado quando alguém passa pela porta de entrada, o avisa da chegada de seus clientes. Na figura abaixo, esse dispositivo está representado esquematicamente.

Observe que a luz proveniente de uma lâmpada passa através de aberturas na lateral do portal e incide numa placa metálica colocada ao lado do mesmo. Essa placa, ao ser iluminada, libera elétrons da sua superfície. O fluxo desses elétrons através do fio constitui a corrente elétrica que passará na bobina, fazendo-a atuar sobre o braço metálico, o que evita o acionamento da campainha.Quando alguém entra na farmácia, o feixe de luz é bloqueado, e com isso a corrente elétrica no circuito da bobina é interrompida. Dessa forma, a mola, que está distendida e se encontra presa no braço metálico, puxa este e o faz tocar no interruptor do alarme, fechando o circuito do alarme e acionando a campainha.

Quando a pessoa acaba de passar pela porta, a luz volta a incidir sobre a placa metálica, a corrente volta a fluir no circuito da bobina e a bobina atrai o braço do alarme, abrindo o circuito do alarme e desativando a campainha.

Levando em consideração o que está descrito acima,

A) explicite todas as formas de energia envolvidas no processo, desde o instante em que a pessoa interrompe o feixe de luz no portal até o instante em que a campainha toca;B) identifique e descreva uma das partes do sistema “olho elétrico” que seja devidamente explicada apenas à l uz da Física Moderna;C) faça um diagrama esquematizando o braço metálico (de peso desprezível) e represente todas as forças que nele atuam e as intensidades relativas dessas forças, para o caso de estar fluindo corrente na bobina. Suponha que a ação magnética da bobina sobre esse braço esteja restrita ao ponto P da figura e que a distância OM corresponda a um terço da distância OP.