UFRGS 1998
Questão 1998/34
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo.
Segundo a interpretação vigente, a radiação eletromagnética tem uma natureza bastante complexa. Em fenômenos como interferência e difração, por exemplo, ela apresenta um comportamento .......... . Em processos de emissão e absorção, por outro lado, ela pode apresentar comportamento .........., sendo, nesses casos, descrita por “pacotes de energia” (fótons) que se movem no vácuo com velocidade \( c \approx 300.000 \text{km/s} \) e têm massa .......... .
(A) ondulatório – ondulatório – nula
(B) ondulatório – corpuscular – nula
(C) corpuscular – ondulatório – diferente de zero
(D) corpuscular – corpuscular – nula
(E) ondulatório – corpuscular – diferente de zero
Questão 1998/35
Supondo que a meia-vida de um isótopo radioativo seja um dia, após 48 horas a quantidade restante deste isótopo será:
(A) 1/2 da quantidade inicial.
(B) 1/4 da quantidade inicial.
(C) 1/24 da quantidade inicial.
(D) 1/48 da quantidade inicial.
(E) zero.
UFRGS 1999
Questão 1999/16
Uma partícula com carga elétrica positiva \( q_0 \) é colocada em uma região onde existe um campo elétrico uniforme. Após um intervalo \( \Delta t \), ela adquire velocidade \( V \).
Selecione o gráfico que melhor representa o módulo da aceleração \( a \) sofrida pela partícula.
Questão 1999/17
No modelo de Bohr, o raio das órbitas é \( r_n = n a_0 \). Para \( n = 1 \), a força é \( F_1 \) e a energia potencial é \( U_1 \). Para \( n = 3 \), os valores serão:
(A) \( 9F_1 \) e \( 3U_1 \)
(B) \( 3F_1 \) e \( 3U_1 \)
(C) \( \frac{F_1}{3} \) e \( 3U_1 \)
(D) \( \frac{F_1}{3} \) e \( \frac{3U_1}{3} \)
(E) \( \frac{F_1}{9} \) e \( \frac{U_1}{3} \)
Questão 1999/18
Em um átomo de hidrogênio, a força elétrica é .......... e muito .......... que a força gravitacional.
(A) atração – maior
(B) repulsão – maior
(C) repulsão – igual
(D) repulsão – menor
(E) atração – menor
UFRGS 2000
Questão 2000/28
Max Planck introduziu a ideia da .......... da energia.
(A) conservação
(B) quantização
(C) transformação
(D) conversão
(E) propagação
Questão 2000/29
Os raios X são produzidos em tubos de vácuo, nos quais elétrons são submetidos a uma rápida desaceleração ao colidir contra um alvo metálico. Os raios X consistem em um feixe de:
(A) elétrons
(B) fótons
(C) prótons
(D) nêutrons
(E) pósitrons
Questão 2000/30
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do parágrafo abaixo.
O Sol é a grande fonte de energia para toda a vida na Terra. Durante muito tempo, a origem da energia irradiada pelo Sol foi um mistério. Hoje sabemos que essa energia provém de processos de .......... que ocorrem no seu interior, envolvendo núcleos de elementos leves.
(A) espalhamento
(B) fusão nuclear
(C) fissão nuclear
(D) fotossíntese
(E) combustão
UFRGS 2001
Questão 2001/28
Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no texto abaixo.
A chamada experiência de Rutherford (1911–1913) consistiu essencialmente em lançar, contra uma lâmina muito delgada de ouro, um feixe de partículas emitidas por uma fonte radioativa. Essas partículas, cuja carga elétrica é .........., são conhecidas como partículas .......... .
(A) positiva – alfa
(B) positiva – beta
(C) nula – gama
(D) negativa – alfa
(E) negativa – beta
Questão 2001/29
A experiência de Rutherford (1911–1913), na qual uma lâmina delgada de ouro foi bombardeada com partículas alfa, levou à conclusão de que:
(A) a carga positiva do átomo está uniformemente distribuída no seu volume.
(B) a massa do átomo está uniformemente distribuída no seu volume.
(C) a carga negativa do átomo está concentrada em um núcleo muito pequeno.
(D) a carga positiva e quase toda a massa do átomo estão concentradas em um núcleo muito pequeno.
(E) os elétrons movem-se apenas em certas órbitas de energia definida.
Questão 2001/30
Considere as seguintes afirmações sobre o efeito fotoelétrico:
I. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica atingida por radiação eletromagnética.
II. O efeito fotoelétrico pode ser explicado satisfatoriamente com a adoção de um modelo corpuscular para a luz.
III. Uma superfície metálica fotossensível somente emite fotoelétrons quando a frequência da luz incidente excede um certo valor mínimo, que depende do metal.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e II.
(D) Apenas I e III.
(E) I, II e III.
UFRGS 2002
Questão 2002/28
Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no parágrafo abaixo, na ordem em que elas aparecem.
Na partícula alfa — que é simplesmente um núcleo de hélio — existem dois ____________, que exercem um sobre o outro uma força ____________ de origem eletromagnética e que são mantidos unidos pela ação de forças ____________.
(A) nêutrons – atrativa – elétricas
(B) elétrons – repulsiva – nucleares
(C) prótons – repulsiva – nucleares
(D) prótons – repulsiva – gravitacionais
(E) nêutrons – atrativa – gravitacionais
Questão 2002/29
Os modelos atômicos anteriores ao modelo de Bohr, baseados na física clássica, não explicavam o espectro de raias observado na análise espectroscópica dos elementos químicos. O espectro visível do hidrogênio — que possui apenas um elétron — consiste de quatro raias distintas, de frequências bem definidas.
No modelo de Bohr, o espectro de raias é explicado:
(A) pelo caráter contínuo dos níveis de energia do átomo de hidrogênio.
(B) pelo caráter discreto dos níveis de energia do átomo de hidrogênio.
(C) pela captura de três outros elétrons pelo átomo de hidrogênio.
(D) pela presença de quatro isótopos diferentes numa amostra comum de hidrogênio.
(E) pelo movimento em espiral do elétron em direção ao núcleo.
Questão 2002/30
O decaimento de um átomo, de um nível de energia excitado para um nível mais baixo, ocorre com a emissão de radiação eletromagnética.
A esse respeito, considere as seguintes afirmações:
I — A intensidade da radiação emitida é diretamente proporcional à diferença de energia entre os níveis.
II — A frequência da radiação emitida é diretamente proporcional à diferença de energia entre os níveis.
III — O comprimento de onda da radiação emitida é inversamente proporcional à diferença de energia entre os níveis.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
UFRGS 2003
Questão 2003/23
Considere as seguintes afirmações a respeito da natureza das ondas e da forma como elas se propagam:
I. Ondas mecânicas dependem do meio em que se transmitem e podem se propagar no vácuo.
II. Micro-ondas, luz visível e raios X são ondas eletromagnéticas e se propagam tanto no vácuo quanto em meios materiais.
III. Sob condições adequadas, um feixe de elétrons apresenta propriedades ondulatórias, conhecidas como ondas de matéria.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Questão 2003/28
Nas equações matemáticas utilizadas na física, frequentemente encontramos constantes físicas. São exemplos: a constante de Boltzmann \( k \), a constante universal dos gases \( R \), a velocidade da luz \( c \) e a constante de Planck \( h \).
A respeito dessas constantes, considere as afirmações:
I. Há uma relação de proporcionalidade entre a constante \( k \) de Boltzmann e a constante universal \( R \) dos gases.
II. Desde 1983, o valor da velocidade da luz no vácuo é usado para definir o metro.
III. O quociente da energia pela frequência de um fóton é igual à constante de Planck.
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Questão 2003/29
No início do século XX, as teorias clássicas não explicavam a dinâmica do átomo. Rutherford revelou o núcleo atômico, Einstein mostrou o caráter corpuscular da luz, e Bohr propôs um modelo que incorporava essas descobertas.
Considere as afirmações:
I. Os raios das órbitas dos elétrons podem assumir valores contínuos.
II. O átomo pode existir em estados estacionários com energias discretas.
III. O átomo absorve ou emite radiação ao passar de um estado estacionário para outro.
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas II e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Questão 2003/30
Uma lâmpada de iluminação pública contém vapor de mercúrio a baixa pressão. Quando em funcionamento, elétrons e íons colidem com átomos, levando-os a estados excitados. Ao retornarem a estados menos excitados, ocorre emissão de luz.
A luz emitida apresenta um espectro ____________, que se origina nas ____________ de elétrons entre os diferentes níveis ____________ de energia.
(A) discreto – transições – atômicos
(B) discreto – transições – nucleares
(C) contínuo – colisões – atômicos
(D) contínuo – colisões – nucleares
(E) contínuo – transições – atômicos
UFRGS 2004
Questão 2004/28
A intensidade luminosa é a quantidade de energia que a luz transporta por unidade de área transversal à sua direção de propagação e por unidade de tempo. Segundo Einstein, a luz é formada por fótons, cada um com energia proporcional à frequência.
Luz monocromática com frequência de \(6 \times 10^{14}\,\text{Hz}\) e intensidade de \(0{,}2\,\text{J}/(\text{m}^2\cdot\text{s})\) incide perpendicularmente sobre uma superfície de área igual a \(1\,\text{cm}^2\). Qual o número aproximado de fótons que atinge a superfície em 1 segundo?
(Constante de Planck: \(h = 6{,}63 \times 10^{-34}\,\text{J·s}\))
(A) \(3 \times 10^{11}\)
(B) \(8 \times 10^{12}\)
(C) \(5 \times 10^{13}\)
(D) \(4 \times 10^{14}\)
(E) \(6 \times 10^{15}\)
Questão 2004/29
Um átomo de hidrogênio tem sua energia quantizada em níveis \(E_n\), dados por:
\( E_n = \frac{E_0}{n^2} \)
Supondo que o átomo passe do estado fundamental para o terceiro nível excitado (n = 4), qual é a energia do fóton necessário para provocar essa transição?
(A) \( \frac{1}{16}E_0 \)
(B) \( \frac{1}{4}E_0 \)
(C) \( \frac{1}{2}E_0 \)
(D) \( \frac{15}{16}E_0 \)
(E) \( \frac{17}{16}E_0 \)
Questão 2004/30
Em um processo de transmutação natural, o núcleo radioativo de U-238 se transforma em Th-234:
\( {}^{238}_{92}U \rightarrow {}^{234}_{90}Th + X \)
O núcleo-filho Th-234 também é radioativo e se transforma em Pa-234:
\( {}^{234}_{90}Th \rightarrow {}^{234}_{91}Pa + Y \)
O X da primeira reação e o Y da segunda são, respectivamente:
(A) partícula alfa e fóton gama.
(B) partícula beta e fóton gama.
(C) fóton gama e partícula alfa.
(D) partícula beta e partícula beta.
(E) partícula alfa e partícula beta.
UFRGS 2005
Questão 2005/28
Um contador Geiger indica que a intensidade da radiação beta emitida por uma amostra de determinado elemento radioativo cai pela metade em cerca de 20 horas. A fração aproximada do número inicial de átomos radioativos dessa amostra que se terão desintegrado em 40 horas é:
(A) 1/8
(B) 1/4
(C) 1/3
(D) 1/2
(E) 3/4
Questão 2005/29
Entre os diversos isótopos encontrados na natureza, alguns possuem núcleos instáveis e são radioativos. A radiação emitida por esses núcleos pode ser de três classes:
• Radiação alfa: núcleos de __________________.
• Radiação beta: elétrons, denominada radiação __________________.
• Radiação gama: partículas neutras chamadas __________________.
A radiação com maior poder de penetração é a radiação __________________.
(A) hidrogênio – gama – beta – nêutrons – beta
(B) hidrogênio – beta – gama – nêutrons – alfa
(C) hélio – beta – gama – fótons – gama
(D) deutério – gama – beta – neutrinos – gama
(E) hélio – beta – gama – fótons – beta
Questão 2005/30
Em 1887, Heinrich Hertz descobriu o efeito fotoelétrico. Philip Lenard aprofundou o estudo e observou que a energia cinética máxima dos elétrons emitidos era:
\( K_{max} = Bf - C \)
onde B e C são constantes determinadas experimentalmente.
Considere as afirmações:
I. A letra f representa a frequência das oscilações de uma força eletromotriz alternada aplicada ao metal.
II. A letra B representa a constante de Planck, cuja unidade no SI é J·s.
III. A letra C representa uma constante, cuja unidade no SI é J, correspondente à energia mínima necessária para remover um elétron do metal.
(A) Apenas I
(B) Apenas II
(C) Apenas I e III
(D) Apenas II e III
(E) I, II e III
UFRGS 2006
Questão 2006/26
O gráfico abaixo representa as intensidades luminosas relativas de duas linhas do espectro visível emitido por um hipotético elemento químico.
Nesse gráfico, a coluna menor corresponde a um comprimento de onda próprio da luz laranja.
A outra coluna do gráfico corresponde a um comprimento de onda próprio da luz:
(A) violeta
(B) vermelha
(C) verde
(D) azul
(E) amarela
Questão 2006/27
Mediante uma engenhosa montagem experimental, Thomas Young fez a luz de uma única fonte passar por duas pequenas fendas paralelas, dando origem a duas fontes coerentes idênticas, que produziram sobre um anteparo a figura registrada na fotografia abaixo.
A figura observada no anteparo é típica do fenômeno físico denominado:
(A) interferência
(B) dispersão
(C) difração
(D) reflexão
(E) refração
Questão 2006/28
Quando um nêutron é capturado por um núcleo de grande número de massa, como o do U‑235, este se divide em dois fragmentos, cada um com cerca da metade da massa original. Além disso, há emissão de dois ou três nêutrons e liberação de energia da ordem de 200 MeV. O total de energia liberada pode se tornar extraordinariamente grande graças ao seguinte efeito: cada nêutron liberado fissiona outro núcleo, que libera outros nêutrons, que por sua vez fissionarão outros núcleos, e assim por diante. O processo inteiro ocorre em um intervalo de tempo muito curto e é chamado de:
(A) reação em cadeia
(B) fusão nuclear
(C) interação forte
(D) decaimento alfa
(E) decaimento beta
Questão 2006/29
De acordo com a Física Quântica, a energia interna de um átomo está quantizada em níveis discretos. Pelo modelo atômico de Bohr, os valores de energia dos níveis discretos do átomo de hidrogênio livre são dados por:
\( E_n = -\frac{2{,}18 \times 10^{-18}}{n^2}, \quad n = 1, 2, 3, \ldots \)
Sendo \(h = 6{,}6 \times 10^{-34}\,\text{J·s}\), para sofrer uma transição do nível inicial \(n = 3\) para o nível fundamental \(n = 1\), um átomo de hidrogênio deverá ................. radiação eletromagnética de frequência aproximadamente igual a ................. hertz.
(A) absorver – \(1{,}6 \times 10^{14}\)
(B) emitir – \(2{,}5 \times 10^{14}\)
(C) absorver – \(3{,}6 \times 10^{14}\)
(D) emitir – \(2{,}9 \times 10^{15}\)
(E) absorver – \(3{,}3 \times 10^{15}\)
Questão 2006/30
Em 1905, como consequência da Teoria da Relatividade Especial, Einstein mostrou que a massa pode ser considerada como uma forma de energia. Em particular, a massa \(m\) de uma partícula em repouso é equivalente a um valor de energia dado pela famosa fórmula:
\( E = mc^2 \)
onde \(c\) é a velocidade da luz no vácuo, aproximadamente \(3 \times 10^8\) m/s. Considere as seguintes afirmações:
I. Na fissão do U‑235, a soma das massas das partículas reagentes é maior que a soma das massas das partículas resultantes.
II. Na fusão de um próton e um nêutron para formar um nêutron, a soma das massas das partículas reagentes é menor que a massa da partícula resultante.
III. A irradiação contínua de energia eletromagnética pelo Sol provoca uma diminuição gradual da massa solar.
(A) Apenas I
(B) Apenas II
(C) Apenas III
(D) Apenas I e II
(E) Apenas I e III
UFRGS 2007
Questão 2007/23
O PET (Positron Emission Tomography) é uma técnica de diagnóstico por imagens que permite mapear a atividade cerebral por meio de radiações eletromagnéticas emitidas pelo cérebro. Para a realização do exame, o paciente ingere uma solução de glicose contendo o isótopo radioativo flúor‑18, que tem meia‑vida de 110 minutos e decai por emissão de pósitron.
Supondo que não haja eliminação pelo organismo, que porcentagem da quantidade de flúor‑18 ingerido ainda permanece presente no paciente 5 horas e 30 minutos após a ingestão?
(A) 0,00%
(B) 12,50%
(C) 33,33%
(D) 66,66%
(E) 87,50%
Questão 2007/24
Quando se faz incidir luz de uma certa frequência sobre uma placa metálica, qual é o fator que determina se haverá ou não emissão de fotoelétrons?
(A) A área da placa
(B) O tempo de exposição da placa à luz
(C) O material da placa
(D) O ângulo de incidência da luz
(E) A intensidade da luz
Questão 2007/25
Em 1999, um artigo publicado na revista Nature mostrou os resultados de uma experiência de interferência realizada com moléculas de fulereno — até então os maiores objetos a exibir dualidade onda‑partícula.
Os pesquisadores verificaram que o comprimento de onda de de Broglie associado a uma molécula de fulereno com velocidade de \(220\,\text{m/s}\) é de \(2{,}50 \times 10^{-12}\,\text{m}\), em concordância com o valor teórico previsto.
Qual seria o comprimento de onda de de Broglie associado a uma molécula de fulereno com velocidade de \(110\,\text{m/s}\)?
(A) \(1{,}00 \times 10^{-11}\,\text{m}\)
(B) \(5{,}00 \times 10^{-12}\,\text{m}\)
(C) \(1{,}25 \times 10^{-12}\,\text{m}\)
(D) \(6{,}25 \times 10^{-13}\,\text{m}\)
(E) \(3{,}12 \times 10^{-13}\,\text{m}\)
UFRGS 2008
Questão 2008/22
O espectro de radiação emitido por um corpo negro ideal depende basicamente de:
(A) seu volume
(B) sua condutividade térmica
(C) sua massa
(D) seu calor específico
(E) sua temperatura
Questão 2008/23
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem.
De acordo com a relatividade restrita, é ........ atravessarmos o diâmetro da Via Láctea, uma distância de aproximadamente 100 anos‑luz (equivalente a \(10^{18}\,\text{m}\)), em um intervalo de tempo bem menor que 100 anos. Isso pode ser explicado pelo fenômeno de ........ do comprimento, como visto pelo viajante, ou ainda pelo fenômeno de ........ temporal, como observado por quem está em repouso em relação à galáxia.
(A) impossível – contração – dilatação
(B) possível – dilatação – contração
(C) possível – contração – dilatação
(D) impossível – dilatação – contração
(E) impossível – contração – contração
Questão 2008/24
Um átomo em seu estado fundamental absorve a energia de um fóton e passa para um estado excitado. Sabe‑se que, ao decair para outro estado intermediário (exceto o fundamental), o átomo emite um fóton.
Considere as seguintes afirmações:
I – O estado intermediário tem energia maior que o estado fundamental.
II – O fóton emitido tem frequência menor que o fóton absorvido.
III – Ao emitir o fóton, o átomo não recua.
(A) Apenas I
(B) Apenas I e II
(C) Apenas I e III
(D) Apenas II e III
(E) I, II e III
Questão 2008/25
Considere as afirmações abaixo, acerca de processos radioativos:
I – O isótopo radioativo do urânio \((A = 235, Z = 92)\) pode decair para um isótopo do tório \((A = 231, Z = 90)\) através da emissão de uma partícula \( \alpha \).
II – Radioatividade é o fenômeno no qual um núcleo pode transformar‑se espontaneamente em outro sem que nenhuma energia externa seja fornecida a ele.
III – As partículas \( \alpha \) e \( \beta \) emitidas em certos processos radioativos são carregadas eletricamente.
(A) Apenas I
(B) Apenas I e II
(C) Apenas I e III
(D) Apenas II e III
(E) I, II e III
UFRGS 2009
UFRGS 2010
Questão 24
Em certo experimento, um contador Geiger (instrumento que conta o número de eventos de decaimento radioativo por unidade de tempo) foi colocado a 0,5 m de uma amostra radioativa pequena, registrando 1.280 contagens/minuto. Cinco horas mais tarde, quando nova medida foi feita com o contador na mesma posição anterior, foram registradas 80 contagens/minuto.
Com base nessas informações, é correto concluir que a meia-vida da amostra é de:
(A) 0,6 h.
(B) 0,8 h.
(C) 1,0 h.
(D) 1,25 h.
(E) 1,5 h.
Resolução:
| t | Número de meias-vidas \( \tau_{1/2} \) | Atividade |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1280 |
| ? | 1 | 640 |
| ? | 2 | 320 |
| ? | 3 | 160 |
| 5h | 4 | 80 |
Foram 4 meias-vidas em 5h. Usando uma regra de três simples: \[ \begin{aligned} 4\tau_{1/2} &\to 5h \\ 1\tau_{1/2} &\to x \\ \tau_{1/2} &= \frac{5}{4} = 1{,}25h \end{aligned} \] |
||
Resposta: Alternativa (D)
Questão 25
Na passagem do século XIX para o século XX, várias questões e fenômenos que eram temas de discussão e pesquisa começaram a ser esclarecidos graças a ideias que, mais tarde, viriam a construir a área da Física hoje conhecida como Mecânica Quântica.
Na primeira coluna da tabela abaixo, estão listados três desses temas; na segunda, equações fundamentais relacionadas às soluções encontradas.
| Temas | Equações |
|---|---|
| (1) Radiação do corpo negro |
(a) \[ \lambda = \frac{h}{p} \] \[ \text{Postulado de Louis de Broglie} \] |
| (2) Efeito fotoelétrico |
(b) \[ P = \sigma S T^{4} \] \[ \text{Lei de Stefan-Boltzmann} \] |
| (3) Ondas de matéria |
(c) \[ K = hf - W \] \[ \text{Relação de Einstein} \] |
Assinale a alternativa que associa corretamente os temas apontados na primeira coluna às respectivas equações, listadas na segunda coluna.
(A) 1(a) - 2(b) - 3(c)
(B) 1(a) - 2(c) - 3(b)
(C) 1(b) - 2(c) - 3(a)
(D) 1(b) - 2(a) - 3(c)
(E) 1(c) - 2(b) - 3(a)
Resolução:
Alternativa (C)
A Lei de Stefan-Boltzmann estabelece que a energia total radiada por unidade de área superficial de um corpo negro na unidade de tempo é diretamente proporcional à quarta potência da sua temperatura termodinâmica T:
\(\frac{ \frac{E}{\Delta t} }{S} \propto T^{4}\)
\(\frac{ \frac{E}{\Delta t} }{S} = \sigma T^{4}\)
\(\frac{P}{S} = \sigma T^{4}\)
\(\underline{P = \sigma S T^{4}}\)
P: potência total radiante em W
S: área em \(m^{2}\)
T: temperatura termodinâmica em K
\(\sigma = 5{,}6697 \times 10^{-8}\,\text{W/m}^{2}\text{K}^{4}\)
Em 1905, Einstein propôs uma teoria simples e revolucionária para explicar o efeito fotoelétrico, considerando que a luz é constituída por partículas sem massa chamadas fótons. Cada fóton carrega energia \(hf\), onde \(h = 4{,}1 \times 10^{-15}\,\text{eV·s}\) é a constante de Planck, e \(f\) é a frequência da luz.
A energia cinética \(K\) com que o elétron emerge da superfície do material é dada por:
\(K = hf - W\)
A função trabalho \(W\) corresponde à energia necessária para um elétron ser ejetado do material.
Em mecânica quântica, uma onda de matéria ou onda de Broglie representa a dualidade onda-partícula da matéria.
O comprimento de onda de Broglie é dado por:
\(\lambda = \frac{h}{p}\)
Em 1924, Louis-Victor de Broglie formulou a hipótese de que toda matéria apresenta características ondulatórias e corpusculares, dependendo do experimento específico.
Resposta: Alternativa (C)
UFRGS 2011
Questão 22
Cerca de 60 fótons devem atingir a córnea para que o olho humano perceba um flash de luz, e aproximadamente metade deles são absorvidos ou refletidos pelo meio ocular. Em média, apenas 5 dos fótons restantes são realmente absorvidos pelos fotorreceptores (bastonetes) na retina, sendo os responsáveis pela percepção luminosa.
(Considere a constante de Planck \(h = 6{,}6 \times 10^{-34}\,\text{J·s}\).)
Com base nessas informações, é correto afirmar que, em média, a energia absorvida pelos fotorreceptores quando luz verde com comprimento de onda igual a 500 nm atinge o olho humano é igual a:
(A) \(3{,}30 \times 10^{-41}\,\text{J}\).
(B) \(3{,}96 \times 10^{-33}\,\text{J}\).
(C) \(1{,}98 \times 10^{-32}\,\text{J}\).
(D) \(3{,}96 \times 10^{-19}\,\text{J}\).
(E) \(1{,}98 \times 10^{-18}\,\text{J}\).
Resolução:
Sabemos que:
\(1\,\text{nm} = 10^{-9}\,\text{m}\)
\(c = \lambda f\)
\(E = n h f\)
Então:
\(E = n h \frac{c}{\lambda}\)
\[ E = \frac{5 \times 6{,}6 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{8}}{500 \times 10^{-9}} \]
\[ E = \frac{99 \times 10^{-26}}{5 \times 10^{-7}} \]
\[ E = \frac{19{,}8 \times 10^{-26}}{10^{-7}} \]
\[ E = 19{,}8 \times 10^{-19} \]
\[ E = \underline{1{,}98 \times 10^{-18}\,\text{J}} \]
Resposta: Alternativa (E)
Questão 24
De acordo com a Teoria da Relatividade, quando objetos se movem através do espaçotempo com velocidades da ordem da velocidade da luz, as medidas de espaço e tempo sofrem alterações. A expressão da contração espacial é dada por:
\(L = L_{0}\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}\)
onde \(v\) é a velocidade relativa entre o objeto observado e o observador, \(c\) é a velocidade de propagação da luz no vácuo, \(L\) é o comprimento medido para o objeto em movimento, e \(L_{0}\) é o comprimento medido para o objeto em repouso.
A distância Sol–Terra para um observador fixo na Terra é \(L_{0} = 1{,}5 \times 10^{11}\,\text{m}\). Para um nêutron com velocidade \(v = 0{,}6c\), essa distância é de:
(A) \(1{,}2 \times 10^{10}\,\text{m}\).
(B) \(7{,}5 \times 10^{10}\,\text{m}\).
(C) \(1{,}0 \times 10^{11}\,\text{m}\).
(D) \(1{,}2 \times 10^{11}\,\text{m}\).
(E) \(1{,}5 \times 10^{11}\,\text{m}\).
Resolução:
\(L = L_{0}\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}\)
\(\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}} = \sqrt{1 - (0{,}6)^{2}} = \sqrt{1 - 0{,}36} = \sqrt{0{,}64} = 0{,}8\)
Logo:
\(L = 1{,}5 \times 10^{11} \times 0{,}8 = 1{,}2 \times 10^{11}\,\text{m}\)
Resposta: Alternativa (D)
Questão 25
Em 2011, Ano Internacional da Química, comemora-se o centenário do Prêmio Nobel de Química concedido a Marie Curie pela descoberta dos elementos radioativos Rádio (Ra) e Polônio (Po).
Os processos de desintegração do \(^{224}\text{Ra}\) em \(^{220}\text{Rn}\) e do \(^{216}\text{Po}\) em \(^{212}\text{Pb}\) são acompanhados, respectivamente, da emissão de radiação:
(A) \(\alpha\) e \(\alpha\).
(B) \(\alpha\) e \(\beta\).
(C) \(\beta\) e \(\beta\).
(D) \(\beta\) e \(\gamma\).
(E) \(\gamma\) e \(\gamma\).
Resolução:
Alternativa (A)
\(^{224}\text{Ra} \rightarrow {}^{220}\text{Rn} + {}^{4}\alpha\)
\(^{216}\text{Po} \rightarrow {}^{212}\text{Pb} + {}^{4}\alpha\)
Resposta: Alternativa (A)
UFRGS 2012
Questão 23
Em 1905, Einstein propôs uma teoria simples e revolucionária para explicar o efeito fotoelétrico, a qual considera que a luz é constituída por partículas sem massa, chamadas de fótons. Cada fóton carrega uma energia dada por \(hf\), onde \(h = 4{,}1 \times 10^{-15}\,\text{eV·s}\) é a constante de Planck, e \(f\) é a frequência da luz. Einstein relacionou a energia cinética, \(E\), com que o elétron emerge da superfície do material, à frequência da luz incidente sobre ele e à função trabalho, \(W\), através da equação \(E = hf - W\). A função trabalho \(W\) corresponde à energia necessária para um elétron ser ejetado do material.
Em uma experiência realizada com os elementos Potássio (K), Chumbo (Pb) e Platina (Pt), deseja-se obter o efeito fotoelétrico fazendo incidir radiação eletromagnética de mesma frequência sobre cada um desses elementos. Dado que os valores da função trabalho para esses elementos são \(W_{K} = 2{,}1\,\text{eV}\), \(W_{Pb} = 4{,}1\,\text{eV}\) e \(W_{Pt} = 6{,}3\,\text{eV}\), é correto afirmar que o efeito fotoelétrico será observado, nos três elementos, na frequência:
(A) \(1{,}2 \times 10^{14}\,\text{Hz}\).
(B) \(3{,}1 \times 10^{14}\,\text{Hz}\).
(C) \(5{,}4 \times 10^{15}\,\text{Hz}\).
(D) \(1{,}0 \times 10^{15}\,\text{Hz}\).
(E) \(1{,}6 \times 10^{15}\,\text{Hz}\).
Resolução:
Alternativa (E)
O elemento mais “difícil” de arrancar elétrons será o de maior função trabalho \(W\), que no caso é a Platina, \(W_{Pt} = 6{,}3\,\text{eV}\), e é o que vai exigir um fóton de maior energia mínima.
\(hf > W\)
\(f > \frac{W}{h}\)
\(f > \frac{6{,}3\,\text{eV}}{4{,}1 \times 10^{-15}\,\text{eV·s}}\)
\(f > 1{,}53 \times 10^{15}\,\text{Hz}\)
Logo, a menor frequência que ainda produz efeito fotoelétrico em todos os três elementos é aproximadamente \(1{,}6 \times 10^{15}\,\text{Hz}\).
Resposta: Alternativa (E)
Questão 24
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Uma característica importante das radiações diz respeito ao seu poder de penetração na matéria. Chama-se alcance a distância que uma partícula percorre até parar. Para partículas \( \alpha \) e \( \beta \) de mesma energia, o alcance da partícula \( \alpha \) é ........ da partícula \( \beta \). Raios X e raios \( \gamma \) são radiações de mesma natureza, mas enquanto os raios X se originam ......., os raios \( \gamma \) têm origem ........ do átomo.
(A) maior que o – na eletrosfera – no núcleo
(B) maior que o – no núcleo – na eletrosfera
(C) igual ao – no núcleo – na eletrosfera
(D) menor que o – no núcleo – na eletrosfera
(E) menor que o – na eletrosfera – no núcleo
Resolução:
Alternativa (E)
Partículas \( \alpha \) possuem maior massa e maior carga, sofrendo forte interação com a matéria, o que reduz drasticamente seu alcance. Já partículas \( \beta \) são elétrons ou pósitrons, muito mais leves, com alcance maior.
Raios X são produzidos na eletrosfera, quando elétrons são desacelerados ou quando há transições eletrônicas internas. Raios \( \gamma \) são emitidos pelo núcleo, em processos nucleares.
Resposta: Alternativa (E)
Questão 25
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
As reações nucleares
\(^{2}\text{H}_{1} + ^{2}\text{H}_{1} \rightarrow ^{3}\text{He}_{2} + n\)
e
\(n + ^{235}\text{U}_{92} \rightarrow ^{91}\text{Kr}_{36} + ^{142}\text{Ba}_{56} + 3n\)
liberam energia e são, respectivamente, exemplos de reações nucleares chamadas ........ e ........ .
(A) fissão nuclear – fusão nuclear
(B) fusão nuclear – fissão nuclear
(C) reação em cadeia – fusão nuclear
(D) reação em cadeia – fissão nuclear
(E) reação em cadeia – reação em cadeia
Resolução:
Alternativa (B)
A primeira reação envolve dois núcleos leves de hidrogênio (deutério) formando um núcleo maior: isso é fusão nuclear.
A segunda reação mostra um nêutron incidindo sobre o urânio‑235, que se divide em dois núcleos menores e libera mais nêutrons: isso é fissão nuclear.
Resposta: Alternativa (B)
UFRGS 2013
Questão 23
O diagrama abaixo representa alguns níveis de energia do átomo de hidrogênio.
Átomos de hidrogênio, inicialmente no estado fundamental, começam a ser incididos continuamente por radiações eletromagnéticas de diferentes energias \(E_{i}\): \(E_{1} = 2{,}3\,\text{eV}\), \(E_{2} = 1{,}9\,\text{eV}\) e \(E_{3} = 10{,}2\,\text{eV}\). Quais destas radiações serão absorvidas pelos átomos de H, sem causar ionização?
(A) Apenas \(E_{1}\).
(B) Apenas \(E_{2}\).
(C) Apenas \(E_{1}\) e \(E_{2}\).
(D) Apenas \(E_{2}\) e \(E_{3}\).
(E) \(E_{1}\), \(E_{2}\) e \(E_{3}\).
Resolução:
O átomo de hidrogênio, no estado fundamental, pode absorver energia igual à diferença entre níveis permitidos. A energia de \(10{,}2\,\text{eV}\) corresponde à transição do nível fundamental para o primeiro nível excitado (\(n = 1 \to n = 2\)), logo \(E_{3}\) é absorvida sem ionizar o átomo.
Uma vez no nível \(n = 2\), o átomo pode absorver \(1{,}9\,\text{eV}\) para ir ao nível seguinte (\(n = 2 \to n = 3\)), portanto \(E_{2}\) também é absorvida. Já \(E_{1} = 2{,}3\,\text{eV}\) não corresponde a nenhuma diferença exata entre níveis mostrados no diagrama, não sendo absorvida.
Resposta: Alternativa (D)
Questão 24
A medicina nuclear designa o conjunto das aplicações em que substâncias radioativas são associadas ao diagnóstico e à terapia. Em algumas radioterapias, um radiofármaco é injetado no paciente visando ao tratamento de órgão alvo. Assim, por exemplo, o rênio (\(^{186}\text{Re}\)) é utilizado para aliviar doenças reumáticas, e o fósforo (\(^{32}\text{P}\)) para reduzir a produção excessiva de glóbulos vermelhos na medula óssea.
Considere que a meia-vida do rênio é de 3,5 dias e a do fósforo 14 dias. Após 14 dias da aplicação destes radiofármacos, as quantidades restantes destes isótopos radioativos no paciente serão, em relação às quantidades iniciais, respectivamente,
(A) \(1/2\) e \(1/2\).
(B) \(1/4\) e \(0\).
(C) \(1/4\) e \(1/2\).
(D) \(1/16\) e \(0\).
(E) \(1/16\) e \(1/2\).
Resolução:
Para o rênio, com meia-vida de 3,5 dias, em 14 dias decorrem:
\[ \frac{14}{3{,}5} = 4 \text{ meias-vidas} \]
Logo, a fração restante é:
\[ \left(\frac{1}{2}\right)^{4} = \frac{1}{16} \]
Para o fósforo, com meia-vida de 14 dias, em 14 dias decorre exatamente uma meia-vida, restando:
\[ \left(\frac{1}{2}\right)^{1} = \frac{1}{2} \]
Resposta: Alternativa (E)
Questão 25
Neste ano de 2013, comemora-se o centenário da publicação do modelo atômico de Bohr, uma das bases da moderna teoria quântica.
A respeito desse modelo, são feitas as seguintes afirmações:
I – Os elétrons movem-se em torno do núcleo em órbitas circunferenciais, sob influência da atração coulombiana, e satisfazem as leis de Newton.
II – Emissão ou absorção de radiação ocorre apenas quando o elétron faz uma transição entre órbitas permitidas.
III – Nem todas as órbitas são permitidas, apenas aquelas nas quais a energia é um múltiplo inteiro de uma quantidade fundamental.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas I e II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Resolução:
A afirmação I está de acordo com o modelo de Bohr: elétrons descrevem órbitas circulares em torno do núcleo, sob força coulombiana, obedecendo à mecânica clássica.
A afirmação II também é correta: no modelo de Bohr, emissão ou absorção de radiação ocorre somente quando o elétron salta entre órbitas estacionárias permitidas.
Já a afirmação III, tal como está escrita, é imprecisa. No modelo de Bohr, o que é quantizado é o momento angular (\(L = n\hbar\)), e disso decorrem níveis de energia discretos, mas não na forma “energia é um múltiplo inteiro de uma quantidade fundamental” como enunciado. Por isso, III é considerada falsa.
Resposta: Alternativa (B)
UFRGS 2014
Questão 23
Escolha a opção que associa as colunas da tabela abaixo, de modo a completar corretamente as lacunas pontilhadas nas reações nucleares indicadas na coluna da esquerda.
| Reação | Complemento |
|---|---|
| I - \(^{222}_{88}Ra \to {}^{218}_{86}Rn + \ldots\) | (a) \(^{23}_{12}Mg\) |
| (b) \(^{14}_{7}N\) | |
| II - \(^{143}_{61}Pm \to {}^{143}_{61}Pm + \ldots\) | (c) \(2\beta^{+}\) |
| (d) \(\beta^{-} + \beta^{+}\) | |
| III - \(^{14}_{6}C \to \beta^{-} + \bar{\upsilon} + \ldots\) | (e) \(^{12}_{6}C\) |
| (f) \(\gamma\) | |
| IV - \(\ldots \to {}^{23}_{11}Na + \beta^{+} + \upsilon\) | (g) \(^{24}_{11}Na\) |
| (h) \(^{4}_{2}\alpha\) |
(A) (h) – (d) – (b) – (g)
(B) (c) – (d) – (e) – (g)
(C) (h) – (f) – (b) – (a)
(D) (c) – (f) – (e) – (a)
(E) (h) – (d) – (b) – (a)
Resolução:
Na reação I, a diferença de número de massa é 4 e de número atômico é 2, caracterizando emissão alfa: \(^{4}_{2}\alpha\) → complemento (h).
Na reação II, o núcleo permanece o mesmo, emitindo apenas radiação eletromagnética: \(\gamma\) → complemento (f).
Na reação III, o carbono‑14 sofre decaimento \(\beta^{-}\), formando nitrogênio‑14: complemento (b).
Na reação IV, há emissão de \(\beta^{+}\), logo o núcleo inicial tem \(Z = 12\) e \(A = 23\): \(^{23}_{12}\text{Mg}\) → complemento (a).
Assim, a sequência correta é I(h), II(f), III(b), IV(a).
Resposta: Alternativa (C)
Questão 24
No texto abaixo, Richard Feynman, Prêmio Nobel de Física de 1965, ilustra os conhecimentos sobre a luz no início do século XX.
"Naquela época, a luz era uma onda nas segundas, quartas e sextas-feiras, e um conjunto de partículas nas terças, quintas e sábados. Sobrava o domingo para refletir sobre a questão!"
Fonte: QED – The Strange Theory of Light and Matter. Princeton University Press, 1985.
Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo.
( ) As "partículas" que Feynman menciona são os fótons.
( ) A grandeza característica da onda que permite calcular a energia dessas "partículas" é sua frequência \(\nu\), através da relação \(E = h\nu\).
( ) Uma experiência que coloca em evidência o comportamento ondulatório da luz é o efeito fotoelétrico.
( ) O caráter corpuscular da luz é evidenciado por experiências de interferência e de difração.
A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:
(A) F – V – F – F.
(B) F – F – V – V.
(C) V – V – F – V.
(D) V – F – V – F.
(E) V – V – F – F.
Resolução:
A primeira afirmação é verdadeira: as partículas de luz são fótons.
A segunda é verdadeira: a energia do fóton é dada por \(E = h\nu\).
A terceira é falsa: o efeito fotoelétrico evidencia o caráter corpuscular da luz.
A quarta é falsa: interferência e difração evidenciam o caráter ondulatório da luz.
Logo, a sequência é V – V – F – F.
Resposta: Alternativa (E)
Questão 25
Os múons cósmicos são partículas de altas energias, criadas na alta atmosfera terrestre. A velocidade de alguns desses múons (\(v\)) é próxima da velocidade da luz (\(c\)), tal que \(\mathrm{v}^{2} = 0{,}998\,\mathrm{c}^{2}\), e seu tempo de vida em um referencial em repouso é aproximadamente \(\mathrm{t}_{0} = 2 \times 10^{-6}\,\text{s}\). Pelas leis da mecânica clássica, com esse tempo de vida tão curto, nenhum múon poderia chegar ao solo, no entanto eles são detectados na Terra. Pelos postulados da relatividade restrita, o tempo de vida do múon em um referencial terrestre (\(t\)) e o tempo \(\mathrm{t}_{0}\) são relacionados pelo fator relativístico:
\[ \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}} \]
Para um observador terrestre, a distância que o múon pode percorrer antes de se desintegrar é, aproximadamente:
(A) \(6 \times 10^{2}\,\text{m}\).
(B) \(6 \times 10^{3}\,\text{m}\).
(C) \(13{,}5 \times 10^{3}\,\text{m}\).
(D) \(17{,}5 \times 10^{3}\,\text{m}\).
(E) \(27 \times 10^{3}\,\text{m}\).
Resolução:
\[ \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - 0{,}998}} = \frac{1}{\sqrt{0{,}002}} \approx \frac{1}{0{,}0447} \approx 22{,}4 \]
O tempo de vida dilatado no referencial terrestre é:
\[ t = \gamma t_{0} \approx 22{,}4 \times 2 \times 10^{-6}\,\text{s} \approx 4{,}48 \times 10^{-5}\,\text{s} \]
Como \(v \approx c\), a distância percorrida é:
\[ d \approx c t \approx 3 \times 10^{8}\,\text{m/s} \times 4{,}48 \times 10^{-5}\,\text{s} \approx 1{,}34 \times 10^{4}\,\text{m} \]
Ou seja, aproximadamente \(13{,}5 \times 10^{3}\,\text{m}\).
Resposta: Alternativa (C)
UFRGS 2015
Questão 23
A incidência de radiação eletromagnética sobre uma superfície metálica pode arrancar elétrons dessa superfície.
O fenômeno é conhecido como ........ e só pode ser explicado satisfatoriamente invocando a natureza ........ da luz.
(A) efeito fotoelétrico – ondulatória
(B) efeito Coulomb – corpuscular
(C) efeito Joule – corpuscular
(D) efeito fotoelétrico – corpuscular
(E) efeito Coulomb – ondulatória
Resolução:
O fenômeno descrito é o efeito fotoelétrico, que só pode ser explicado assumindo que a luz é formada por partículas (fótons).
A natureza ondulatória não explica o limiar de frequência nem a emissão instantânea de elétrons.
Resposta: Alternativa (D)
Questão 24
O físico francês Louis de Broglie (1892–1987), em analogia ao comportamento dual onda-partícula da luz, atribuiu propriedades ondulatórias à matéria. Sendo a constante de Planck \(h = 6{,}6 \times 10^{-34}\,\text{J·s}\), o comprimento de onda de Broglie para um elétron (massa \(m = 9 \times 10^{-31}\,\text{kg}\)) com velocidade \(v = 2{,}2 \times 10^{6}\,\text{m/s}\) é, aproximadamente:
(A) \(3{,}3 \times 10^{-10}\,\text{m}\)
(B) \(3{,}3 \times 10^{-9}\,\text{m}\)
(C) \(3{,}3 \times 10^{3}\,\text{m}\)
(D) \(3{,}0 \times 10^{9}\,\text{m}\)
(E) \(3{,}0 \times 10^{10}\,\text{m}\)
Resolução:
O comprimento de onda de Broglie é dado por:
\[
\lambda = \frac{h}{mv}
\]
Calculando o momento linear:
\[
mv = (9\times10^{-31})(2{,}2\times10^{6}) = 1{,}98\times10^{-24}
\]
Então:
\[
\lambda = \frac{6{,}6\times10^{-34}}{1{,}98\times10^{-24}}
= 3{,}3\times10^{-10}\,\text{m}
\]
Logo, o valor mais próximo é o da alternativa (A).
Resposta: Alternativa (A)
Questão 25
Considere as figuras abaixo.
Nuclídeo é um átomo de um elemento \(X\), identificado por número atômico \(Z\) e número de massa \(A\): \({}^{A}_{Z}X\). A carta de nuclídeos organiza todos os nuclídeos existentes em função de \(Z\) e do número de nêutrons \(N\). A Figura 2 destaca o nuclídeo \({}^{226}_{89}\mathrm{Ac}\), que decai principalmente por emissão de partículas \(\alpha\) e por emissão de elétrons.
Usando a Figura 2, podem-se identificar os produtos desses dois tipos de decaimento como, respectivamente:
(A) \({}^{222}_{87}\mathrm{Fr}\) e \({}^{226}_{90}\mathrm{Th}\)
(B) \({}^{222}_{87}\mathrm{Fr}\) e \({}^{226}_{88}\mathrm{Ra}\)
(C) \({}^{224}_{87}\mathrm{Fr}\) e \({}^{226}_{90}\mathrm{Th}\)
(D) \({}^{224}_{87}\mathrm{Fr}\) e \({}^{226}_{88}\mathrm{Ra}\)
(E) \({}^{222}_{87}\mathrm{Fr}\) e \({}^{224}_{87}\mathrm{Fr}\)
Resolução:
No decaimento \(\alpha\), o núcleo perde 2 prótons e 2 nêutrons:
\[
{}^{226}_{89}Ac \rightarrow {}^{222}_{87}Fr + \alpha
\]
No decaimento \(\beta^{-}\), um nêutron se transforma em próton:
\[
{}^{226}_{89}Ac \rightarrow {}^{226}_{90}Th + \beta^{-}
\]
Portanto, os produtos são Fr-222 e Th-226.
Resposta: Alternativa (A)
UFRGS 2016
Questão 23
Considere as afirmações sobre radioatividade nuclear.
I – Todos os núcleos atômicos são radioativos.
II – Todos os núcleos radioativos em uma dada amostra, depois de duas meias-vidas, já se desintegraram.
III – No decaimento \(\gamma\), um núcleo em estado excitado decai para um estado de menor energia pela emissão de um fóton.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e II.
(E) I, II e III.
Resolução:
I — Falsa. Existem muitos núcleos estáveis (ex.: carbono-12, oxigênio-16).
II — Falsa. Após duas meias-vidas, resta \(25\%\) dos núcleos; não ocorre desintegração total.
III — Verdadeira. O decaimento \(\gamma\) é exatamente a emissão de fóton por um núcleo excitado.
Logo, apenas a afirmação III está correta.
Resposta: Alternativa (C)
Questão 24
Segundo o modelo atômico de Bohr, o raio da órbita e a energia correspondentes ao estado fundamental do átomo de hidrogênio são, respectivamente, \(R_{1} = 0{,}53 \times 10^{-10}\,\text{m}\) e \(E_{1} = -13{,}6\,\text{eV}\).
Para outras órbitas do átomo de hidrogênio, os raios \(R_{n}\) e as energias \(E_{n}\), em que \(n = 2, 3, 4, ...\), são tais que:
| (A) | \(R_{n} = n^{2} R_{1}\) | \(E_{n} = \frac{E_{1}}{n^{2}}\) | |
| (B) | \(R_{n} = n^{2} R_{1}\) | \(E_{n} = n^{2} E_{1}\) | |
| (C) | \(R_{n} = n^{2} R_{1}\) | \(E_{n} = \frac{E_{1}}{n}\) | |
| (D) | \(R_{n} = n R_{1}\) | \(E_{n} = n E_{1}\) | |
| (E) | \(R_{n} = n R_{1}\) | \(E_{n} = \frac{E_{1}}{n^{2}}\) |
Resolução:
No modelo de Bohr:
\[
R_{n} = n^{2} R_{1}
\]
\[
E_{n} = \frac{E_{1}}{n^{2}}
\]
Portanto, a alternativa correta é a que apresenta exatamente essas duas relações.
Resposta: Alternativa (A)
Questão 25
Objetos a diferentes temperaturas emitem espectros de radiação eletromagnética com picos em diferentes comprimentos de onda. A figura abaixo apresenta curvas de intensidade por comprimento de onda (normalizadas) para três estrelas: Spica, o Sol e Antares.
A constante da lei de Wien é \(2{,}90 \times 10^{-3}\,\text{m·K}\). A lei de Stefan-Boltzmann relaciona a intensidade total emitida com a temperatura.
I – Spica é a mais brilhante das três.
II – A temperatura do Sol é de aproximadamente \(5800\,\text{K}\).
III – Antares é a mais fria das três.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Resolução:
Da lei de Wien:
\[
\lambda_{\text{máx}} T = 2{,}90 \times 10^{-3}
\]
Spica tem pico em menor \(\lambda\), logo é a mais quente → também a mais brilhante (pela lei de Stefan-Boltzmann).
O Sol tem pico próximo ao valor que corresponde a \(T \approx 5800\,\text{K}\).
Antares tem pico em maior \(\lambda\), logo é a mais fria.
Assim, todas as três afirmações são verdadeiras.
Resposta: Alternativa (E)
UFRGS 2017
Questão 23
Os seres vivos possuem aproximadamente a mesma fração de carbono-14 (\({}^{14}\mathrm{C}\)), isótopo radioativo do carbono, que a atmosfera: 10 ppb. Após a morte, essa fração decai com meia-vida de \(5730\) anos.
Em um objeto de madeira encontrado em um sítio arqueológico, a concentração de \({}^{14}\mathrm{C}\) encontrada foi de \(0{,}625\) ppb. Qual a idade aproximada do objeto?
(A) 1432
(B) 3581
(C) 9168
(D) 15280
(E) 22920
Resolução:
A fração inicial é \(10\) ppb e a atual é \(0{,}625\) ppb.
A razão é:
\[
\frac{0{,}625}{10} = 0{,}0625 = \frac{1}{16}
\]
Como:
\[
\frac{1}{16} = \left(\frac{1}{2}\right)^4
\]
Isso significa que passaram **4 meias-vidas**.
\[
4 \times 5730 = 22920\ \text{anos}
\] Resposta: Alternativa (E)
Questão 24
Um apontador laser emite radiação de comprimento de onda \(600 \times 10^{-9}\,\text{m}\). São dados: \[ c = 3 \times 10^{8}\,\text{m/s}, \quad h = 6{,}6 \times 10^{-34}\,\text{J·s} \] Quais valores melhor representam a frequência e a energia de cada fóton?
(A) 50 Hz — \(3{,}3 \times 10^{-32}\,\text{J}\)
(B) 50 Hz — \(1{,}32 \times 10^{-35}\,\text{J}\)
(C) 180 Hz — \(1{,}2 \times 10^{-31}\,\text{J}\)
(D) \(5 \times 10^{-14}\,\text{Hz}\) — \(1{,}8 \times 10^{-20}\,\text{J}\)
(E) \(5 \times 10^{-14}\,\text{Hz}\) — \(3{,}3 \times 10^{-19}\,\text{J}\)
Resolução:
A frequência é:
\[
f = \frac{c}{\lambda} = \frac{3\times10^{8}}{6\times10^{-7}} = 5\times10^{14}\,\text{Hz}
\]
A energia do fóton é:
\[
E = hf = (6{,}6\times10^{-34})(5\times10^{14}) = 3{,}3\times10^{-19}\,\text{J}
\]
Portanto, a alternativa correta é a que mais se aproxima desses valores.
Resposta: Alternativa (E)
Questão 25
O gráfico abaixo mostra a energia cinética \(E_{c}\) de elétrons emitidos por duas placas metálicas, I e II, em função da frequência \(f\) da radiação incidente.
Sobre essa situação, são feitas três afirmações:
I – Para \(f > f_{II}\), a energia cinética dos elétrons emitidos pelo material II é maior do que a dos emitidos pelo material I.
II – O trabalho para liberar elétrons da placa II é maior do que o da placa I.
III – A inclinação de cada reta é igual ao valor da constante de Planck, \(h\).
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Resolução:
Do gráfico do efeito fotoelétrico:
- A inclinação das retas é sempre \(h\). → III é verdadeira.
- O trabalho de extração é dado pelo ponto onde a reta intercepta o eixo da frequência.
A placa II tem maior frequência de corte → maior trabalho. → II é verdadeira.
- Para frequências acima da frequência de corte, a placa com menor trabalho (I) terá maior energia cinética.
Logo, I é **falsa**.
Portanto, apenas II e III estão corretas.
Resposta: Alternativa (D)
UFRGS 2018
Questão 23
As forças que se observam na natureza podem ser explicadas em termos de quatro interações fundamentais. Na primeira coluna do quadro abaixo, estão listadas as quatro interações fundamentais; na segunda, exemplos de fenômenos observados na natureza.
| 1 – Força gravitacional | (a) Decaimento beta |
| 2 – Força eletromagnética | (b) Coesão do núcleo atômico |
| 3 – Força nuclear forte | (c) Marés |
| 4 – Força nuclear fraca | (d) Estabilidade do átomo |
Assinale a alternativa que associa corretamente as interações fundamentais aos respectivos exemplos.
(A) 1(c) − 2(b) − 3(a) − 4(d)
(B) 1(c) − 2(d) − 3(a) − 4(b)
(C) 1(c) − 2(d) − 3(b) − 4(a)
(D) 1(a) − 2(b) − 3(c) − 4(d)
(E) 1(a) − 2(d) − 3(b) − 4(c)
Resolução:
1 — Força gravitacional → marés → (c)
2 — Força eletromagnética → estabilidade do átomo → (d)
3 — Força nuclear forte → coesão do núcleo → (b)
4 — Força nuclear fraca → decaimento beta → (a)
Logo, a associação correta é 1(c) − 2(d) − 3(b) − 4(a).
Resposta: Alternativa (C)
Questão 24
Quando um núcleo de urânio \({}^{238}_{92}\mathrm{U}\) absorve um nêutron, forma-se \({}^{239}_{92}\mathrm{U}\), radioativo com meia-vida de 24 minutos. Núcleos de \({}^{239}_{92}\mathrm{U}\) emitem radiação ........ , transformando-se em \({}^{239}_{93}\mathrm{Np}\). Esse isótopo também é radioativo, com meia-vida de 2,3 dias. Ao emitirem radiação ........ , os núcleos de \({}^{239}_{93}\mathrm{Np}\) transformam-se em \({}^{239}_{94}\mathrm{Pu}\).
(A) α − β
(B) α − γ
(C) β − α
(D) β − β
(E) β − γ
Resolução:
\({}^{239}\mathrm{U}\) → \({}^{239}\mathrm{Np}\): o número atômico aumenta de 92 para 93 → emissão de \(\beta^{-}\).
\({}^{239}\mathrm{Np}\) → \({}^{239}\mathrm{Pu}\): o número atômico aumenta de 93 para 94 → emissão de \(\beta^{-}\).
Portanto, o processo é β seguido de β.
Resposta: Alternativa (D)
Questão 25
Dilatação temporal e contração espacial são conceitos que decorrem da:
(A) Teoria Especial da Relatividade.
(B) Termodinâmica.
(C) Mecânica Newtoniana.
(D) Teoria Atômica de Bohr.
(E) Mecânica Quântica.
Resolução:
Dilatação do tempo e contração do espaço são efeitos relativísticos previstos pela **Teoria Especial da Relatividade** de Einstein.
Resposta: Alternativa (A)
UFRGS 2019
Questão 23
Um átomo instável perde energia emitindo alguma forma de radiação. Quando a perda de energia ocorre devido a transições na eletrosfera do átomo, pode acontecer a emissão de:
(A) pósitrons.
(B) luz visível.
(C) partículas alfa.
(D) radiação beta.
(E) radiação gama.
Resolução:
Transições na eletrosfera envolvem mudanças nos níveis de energia dos elétrons.
Quando um elétron salta para um nível mais baixo, o átomo emite **fótons**, geralmente na faixa da **luz visível** ou ultravioleta/infravermelho.
As demais radiações (α, β, γ, pósitrons) são processos **nucleares**, não eletrônicos.
Resposta: Alternativa (B)
Questão 24
"As órbitas eletrônicas em torno dos núcleos atômicos devem conter um número inteiro \(N\) de comprimentos de onda de de Broglie do elétron."
Considere as afirmações:
I – Evidencia o comportamento onda-partícula do elétron.
II – Assegura que as órbitas eletrônicas são sempre circunferenciais.
III – Define o número quântico \(N\) que identifica a órbita ocupada pelo elétron.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Resolução:
I — Verdadeira. A condição de Bohr usa a onda de de Broglie → comportamento onda-partícula.
II — Falsa. A condição não exige órbitas circunferenciais; Bohr assume isso, mas não é consequência da equação.
III — Verdadeira. O número de comprimentos de onda é exatamente o número quântico \(n\).
Logo, apenas I e III estão corretas.
Resposta: Alternativa (C)
Questão 25
Na coluna da esquerda, estão listados eventos ou situações físicas; na da direita, grandes áreas das teorias físicas.
| 1. Sistemas com velocidades próximas à velocidade da luz. 2. Fenômenos em dimensões muito pequenas, como as de um átomo. 3. Unificação da Eletricidade e Magnetismo realizada por Maxwell. |
(a) Física Clássica (b) Física Quântica (c) Física Relativística |
A alternativa que relaciona corretamente cada evento com sua área é:
(A) 1(a), 2(b), 3(c)
(B) 1(a), 2(c), 3(b)
(C) 1(b), 2(c), 3(a)
(D) 1(c), 2(a), 3(b)
(E) 1(c), 2(b), 3(a)
Resolução:
1 — Velocidades próximas à luz → **Física Relativística** → (c)
2 — Fenômenos atômicos → **Física Quântica** → (b)
3 — Maxwell → **Física Clássica** → (a)
Logo: 1(c), 2(b), 3(a).
Resposta: Alternativa (E)
UFRGS 2020
Questão 23
No início do século XX, a Física Clássica começou a ter problemas para explicar fenômenos físicos recentemente observados. Entre os problemas antes inexplicáveis e resolvidos pela Física Moderna, podem-se citar:
(A) indução eletromagnética, efeito fotoelétrico e radioatividade.
(B) radiação do corpo negro, 1ª lei da Termodinâmica e radioatividade.
(C) radiação do corpo negro, indução eletromagnética e 1ª lei da Termodinâmica.
(D) radiação do corpo negro, efeito fotoelétrico e radioatividade.
(E) radiação do corpo negro, efeito fotoelétrico e indução eletromagnética.
Resolução:
Os fenômenos que a Física Clássica não explicava e que deram origem à Física Moderna foram:
• Radiação do corpo negro → origem da quantização (Planck).
• Efeito fotoelétrico → fótons (Einstein).
• Radioatividade → decaimentos nucleares (Becquerel, Curie).
Logo, a alternativa correta é:
Resposta: Alternativa (D)
Questão 24
Entre os resíduos radioativos mais poluentes do desastre de Chernobyl estão os isótopos abaixo, com suas respectivas meias-vidas:
| Xenônio-133 | \({}^{133}\mathrm{Xe}\) | 5,2 dias |
| Iodo-131 | \({}^{131}\mathrm{I}\) | 8 dias |
| Césio-134 | \({}^{134}\mathrm{Cs}\) | 2 anos |
| Estrôncio-90 | \({}^{90}\mathrm{Sr}\) | 28,8 anos |
| Césio-137 | \({}^{137}\mathrm{Cs}\) | 32,2 anos |
Atualmente, o \({}^{90}\mathrm{Sr}\) e o \({}^{137}\mathrm{Cs}\) são as principais fontes de radiação na região afetada. A figura abaixo mostra a cadeia de decaimentos que leva o \({}^{137}\mathrm{Cs}\) ao isótopo estável \({}^{137}\mathrm{Ba}\).
Os processos indicados pelas setas (1), (2) e (3) são, respectivamente:
(A) \(\beta^{-}\), \(\beta^{-}\) e \(\gamma\)
(B) \(\beta^{+}\), \(\beta^{-}\) e \(\beta^{-}\)
(C) \(\beta^{+}\), \(\beta^{-}\) e \(\gamma\)
(D) \(\beta^{-}\), \(\beta^{-}\) e \(\beta^{+}\)
(E) \(\beta^{+}\), \(\beta^{+}\) e \(\gamma\)
Resolução:
Os decaimentos (1) e (2) mostram:
\[
{}^{137}_{55}\mathrm{Cs} \rightarrow {}^{137}_{56}\mathrm{Ba}
\]
O número atômico aumenta de 55 para 56 → emissão de \(\beta^{-}\).
No decaimento \(\beta^{-}\), um nêutron se transforma em próton.
O processo (3) não altera o número de prótons nem de nêutrons → emissão de \(\gamma\).
Portanto, a sequência é:
\[
\beta^{-},\ \beta^{-},\ \gamma
\] Resposta: Alternativa (A)
Questão 25
Em 1919, durante o eclipse solar total observado em Sobral (CE), registrou-se o desvio da luz de estrelas ao passar próxima ao Sol. Meses depois, novas fotografias mostraram as estrelas mais próximas entre si, evidenciando o desvio da luz pela gravidade solar.
Os desvios observados serviram para comprovar uma previsão:
(A) das Leis de Kepler.
(B) da Lei da Gravitação Universal.
(C) da Mecânica Newtoniana.
(D) da Relatividade de Einstein.
(E) da Mecânica Quântica.
Resolução:
O desvio da luz pela gravidade é uma das previsões centrais da **Relatividade Geral** de Einstein.
O eclipse de Sobral foi o experimento histórico que confirmou essa teoria.
Resposta: Alternativa (D)
UFRGS 2022
Questão 30
Em seu postulado sobre “ondas de matéria”, Louis de Broglie afirma que qualquer partícula massiva que tenha momentum linear possui também um comportamento ondulatório. O comprimento de onda dessa onda está relacionado com o momentum linear da partícula através:
(A) da constante de Planck.
(B) da constante de Boltzmann.
(C) do número de Avogadro.
(D) da constante de Stefan-Boltzmann.
(E) da velocidade da luz.
Resolução:
De Broglie propôs que partículas com momentum linear \(p\) possuem comprimento de onda associado dado por:
\[
\lambda = \frac{h}{p}
\]
onde \(h\) é a **constante de Planck**.
Nenhuma das outras constantes listadas tem relação com o comprimento de onda de matéria.
Resposta: Alternativa (A)
UFRGS 2023
Questão 28
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. O fóton, manifestação da luz como partícula, também chamado de quantum da radiação eletromagnética, tem massa ........ e carga ........ .
(A) igual à massa do elétron – nula
(B) igual à massa do elétron – positiva
(C) igual a zero – negativa
(D) igual a zero – nula
(E) igual à massa do elétron – negativa
Resolução:
O fóton é uma partícula sem massa de repouso e sem carga elétrica.
Ele possui energia e momentum, mas sua massa é zero e sua carga é nula.
Resposta: Alternativa (D)
Questão 29
O gráfico abaixo indica a energia de ligação média por núcleon versus o número de núcleons (número de massa). Por núcleon, entende-se próton ou nêutron. A energia é informada em MeV.
Observando o gráfico, pode-se chegar a conclusões sobre reações nucleares que liberam grande quantidade de energia: fissão e fusão nucleares. Assinale a alternativa correta.
(A) A fusão nuclear ocorre pela união de núcleos localizados no final da curva (à direita).
(B) A fissão nuclear ocorre pela quebra de núcleos localizados no início da curva (à esquerda).
(C) A fusão nuclear ocorre pela quebra de núcleos localizados no final da curva (à direita).
(D) A fissão nuclear ocorre pela união de núcleos localizados no início da curva (à esquerda).
(E) A fusão nuclear ocorre pela união de núcleos localizados no início da curva (à esquerda).
Resolução:
• Núcleos leves (à esquerda) têm baixa energia de ligação por núcleon.
Quando se unem (fusão), formam núcleos mais pesados e liberam energia.
• Núcleos pesados (à direita) têm energia de ligação menor que a dos médios.
Quando se quebram (fissão), liberam energia ao formar núcleos mais leves.
Portanto, a fusão ocorre pela união de núcleos leves, no início da curva.
Resposta: Alternativa (E)
UFRGS 2024
Questão 29
A energia produzida pelo Sol provém da conversão de massa em energia nas reações de fusão dos átomos de hidrogênio. Sabendo que a luminosidade do Sol é da ordem de \(3{,}8 \times 10^{26}\,\text{W}\) e que a velocidade da luz é \(3{,}0 \times 10^{8}\,\text{m/s}\), a massa solar consumida diariamente é, aproximadamente:
(A) \(1{,}5 \times 10^{12}\,\text{kg}\)
(B) \(3{,}6 \times 10^{14}\,\text{kg}\)
(C) \(2{,}4 \times 10^{20}\,\text{kg}\)
(D) \(1{,}1 \times 10^{23}\,\text{kg}\)
(E) \(4{,}0 \times 10^{38}\,\text{kg}\)
Resolução:
A luminosidade solar é potência, energia emitida por segundo.
A energia emitida por dia é:
\[
E_{\text{dia}} = (3{,}8 \times 10^{26}) \times 86400 = 3{,}2832 \times 10^{31}\,\text{J}
\]
Usando a relação:
\[
E = mc^{2}
\]
\[
m = \frac{E}{c^{2}} = \frac{3{,}2832 \times 10^{31}}{(3{,}0 \times 10^{8})^{2}}
\]
\[
m \approx 3{,}65 \times 10^{14}\,\text{kg}
\]
Logo, a massa solar consumida diariamente é da ordem de \(3{,}6 \times 10^{14}\,\text{kg}\).
Resposta: Alternativa (B)
Questão 30
Considere as afirmações abaixo, acerca das teorias da Física moderna:
I – As energias dos elétrons emitidos variam com a frequência da luz incidente, quando luz incide sobre uma superfície metálica.
II – A massa de um fóton depende de sua frequência.
III – Um fóton é emitido por um átomo quando um de seus elétrons salta de um nível de energia maior para um menor.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
Resolução:
I — Verdadeira. No efeito fotoelétrico, a energia cinética dos elétrons depende da frequência da luz.
II — Falsa. Fótons não têm massa de repouso; sua frequência altera energia e momentum, não massa.
III — Verdadeira. A emissão de fótons ocorre quando elétrons passam para níveis de menor energia.
Portanto, apenas I e III estão corretas.
Resposta: Alternativa (C)
UFRGS 2025
Questão 29
As equações abaixo apresentam algumas reações de decaimento espontâneo de isótopos do Plutônio \({}^{A}_{94}\mathrm{Pu}\):
1. \({}^{235}_{94}\mathrm{Pu} \rightarrow (X) + e^{+} + \nu\)
2. \({}^{237}_{94}\mathrm{Pu} + e^{-} \rightarrow (Y) + \nu\)
3. \({}^{241}_{94}\mathrm{Pu} \rightarrow (Z) + e^{-} + \bar{\nu}\)
Possíveis produtos:
\({}^{235}_{93}\mathrm{Np},\ {}^{236}_{93}\mathrm{Np},\ {}^{237}_{93}\mathrm{Np},\ {}^{241}_{93}\mathrm{Np},\ {}^{242}_{93}\mathrm{Np}\)
\({}^{235}_{95}\mathrm{Am},\ {}^{236}_{95}\mathrm{Am},\ {}^{237}_{95}\mathrm{Am},\ {}^{241}_{95}\mathrm{Am},\ {}^{242}_{95}\mathrm{Am}\)
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.
(A) \(1 - {}^{236}_{95}\mathrm{Am}\ \ 2 - {}^{237}_{93}\mathrm{Np}\ \ 3 - {}^{241}_{93}\mathrm{Np}\)
(B) \(1 - {}^{235}_{93}\mathrm{Np}\ \ 2 - {}^{237}_{93}\mathrm{Np}\ \ 3 - {}^{241}_{95}\mathrm{Am}\)
(C) \(1 - {}^{235}_{95}\mathrm{Am}\ \ 2 - {}^{237}_{95}\mathrm{Am}\ \ 3 - {}^{241}_{95}\mathrm{Am}\)
(D) \(1 - {}^{235}_{93}\mathrm{Np}\ \ 2 - {}^{237}_{95}\mathrm{Am}\ \ 3 - {}^{241}_{93}\mathrm{Np}\)
(E) \(1 - {}^{235}_{93}\mathrm{Np}\ \ 2 - {}^{236}_{93}\mathrm{Np}\ \ 3 - {}^{242}_{95}\mathrm{Am}\)
Resolução:
Decaimento 1 — emissão de pósitron (\(e^{+}\)):
O número atômico diminui de 94 para 93:
\[
{}^{235}_{94}\mathrm{Pu} \rightarrow {}^{235}_{93}\mathrm{Np}
\] Decaimento 2 — captura eletrônica (\(e^{-}\)):
O número atômico diminui de 94 para 93:
\[
{}^{237}_{94}\mathrm{Pu} + e^{-} \rightarrow {}^{237}_{93}\mathrm{Np}
\] Decaimento 3 — emissão de elétron (\(e^{-}\)):
O número atômico aumenta de 94 para 95:
\[
{}^{241}_{94}\mathrm{Pu} \rightarrow {}^{241}_{95}\mathrm{Am}
\]
Portanto, a sequência correta é:
1 → \({}^{235}_{93}\mathrm{Np}\)
2 → \({}^{237}_{93}\mathrm{Np}\)
3 → \({}^{241}_{95}\mathrm{Am}\)
Resposta: Alternativa (B)
Questão 30
A lei de Stefan-Boltzmann, \(I = \sigma T^{4}\), permite estimar a temperatura média da Terra. Sem atmosfera, o balanço energético fornece \(T \approx 255\,\text{K}\). Com atmosfera, a temperatura média é \(288\,\text{K}\). Sabendo que \(\sigma = 5{,}67 \times 10^{-8}\,\text{W/(m^{2}K^{4})}\), a irradiação infravermelha emitida pela atmosfera é, aproximadamente:
(A) 150
(B) 240
(C) 308
(D) 390
(E) 602
Resolução:
Usamos:
\[
I = \sigma T^{4}
\]
\[
I = (5{,}67 \times 10^{-8})(288^{4})
\]
\[
288^{4} \approx 6{,}92 \times 10^{9}
\]
\[
I \approx (5{,}67 \times 10^{-8})(6{,}92 \times 10^{9}) \approx 392\,\text{W/m}^{2}
\]
A alternativa mais próxima é:
Resposta: Alternativa (D)
UFRGS 2026
Questão 28
Um exemplo de produção de pares no mundo subatômico é o decaimento de um fóton em um par elétron–pósitron nas proximidades de um núcleo atômico. Considerando o processo do sistema isolado núcleo + fóton se transformando em núcleo + elétron + pósitron, pode-se afirmar que, durante sua ocorrência, existe:
(A) conservação da quantidade de movimento linear e conservação da velocidade do núcleo.
(B) conservação da massa e da energia.
(C) conservação da carga e da energia.
(D) conservação da quantidade de movimento angular e conservação da massa.
(E) conservação da energia e conservação da velocidade do núcleo.
Resolução:
No processo de produção de pares, o sistema é isolado.
Assim, devem ser conservadas as grandezas fundamentais:
• **Conservação da carga:** o fóton tem carga zero; o par elétron (−1) + pósitron (+1) mantém carga total zero.
• **Conservação da energia:** obrigatória em qualquer processo físico.
As demais alternativas apresentam grandezas que **não** são conservadas nesse processo (como massa ou velocidade do núcleo).
Portanto, a alternativa correta é:
Resposta: (C) conservação da carga e da energia.
Questão 29
O ano de 2025 foi proclamado pela ONU/UNESCO como o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quânticas, marcando o centenário da Mecânica Quântica. A chamada Velha Mecânica Quântica (1900–1925), com contribuições de Planck, Einstein, Bohr e de Broglie, introduziu ideias fundamentais como:
Com base nessas ideias, assinale a alternativa correta.
(A) O elétron em um átomo, segundo Bohr, pode ocupar qualquer órbita ao redor do núcleo, emitindo energia continuamente.
(B) A explicação de Planck para a radiação do corpo negro baseou-se na emissão contínua de energia, proporcional à intensidade da luz.
(C) Einstein explicou o efeito fotoelétrico, sugerindo que a energia da luz depende de sua frequência e não de sua intensidade.
(D) A teoria clássica da radiação previa corretamente que a energia irradiada por um corpo negro diminuía para frequências ultravioleta, evitando a “catástrofe ultravioleta”.
(E) A ideia de quantização da energia surgiu inicialmente para explicar espectros moleculares complexos, sem relação com radiação térmica.
Resolução:
Vamos analisar cada afirmação:
• (A) Falsa — Bohr propôs que o elétron só pode ocupar órbitas quantizadas, não qualquer órbita.
• (B) Falsa — Planck introduziu a ideia de energia em “pacotes” (quanta), não emissão contínua.
• (C) Verdadeira — Einstein mostrou que a energia do fóton é \(E = h f\), dependendo da frequência.
• (D) Falsa — a teoria clássica previa energia infinita no ultravioleta (catástrofe ultravioleta).
• (E) Falsa — a quantização surgiu justamente para explicar a radiação térmica (corpo negro).
Portanto, a alternativa correta é:
Resposta: (C)
Questão 30
O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um exemplo moderno de tecnologia cuja precisão depende diretamente da Teoria da Relatividade Restrita. A relatividade prevê efeitos que alteram a medição do tempo nos relógios atômicos dos satélites em movimento.
Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo:
( ) Os relógios dos satélites, devido à sua alta velocidade em relação à Terra, marcam o tempo mais lentamente — dilatação temporal.
( ) A diferença de tempo entre satélites e Terra é pequena e pode ser tratada apenas por correções em solo, sem ajustes prévios nos satélites.
( ) Os efeitos relativísticos são compensados por ajustes nos relógios dos satélites e por correções contínuas nos cálculos de posicionamento.
As alternativas:
(A) V – V – F
(B) F – F – V
(C) V – F – F
(D) F – V – F
(E) V – F – V
Resolução:
• Primeira afirmação: **Verdadeira** — satélites em alta velocidade sofrem dilatação temporal (Relatividade Restrita).
• Segunda afirmação: **Falsa** — a diferença é pequena, mas **não** pode ser ignorada; os relógios dos satélites já são ajustados antes do lançamento.
• Terceira afirmação: **Verdadeira** — o GPS só funciona porque os efeitos relativísticos são compensados continuamente.
Sequência correta: **V – F – V**.
Resposta: (E)
