Caderno
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Física Moderna II
Conteúdos
Mecânica Quântica, Estrutura Atômica, O Núcleo do Átomo, Física Nuclear, Radioatividade, Física das Partículas e Cosmologia, Postulados de Einstein, Relatividade da Simultaneidade, Relatividade do tempo, Relatividade do Comprimento, Momento Linear Relativístico, Trabalho e Energia na Relatividade.
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Do que se Trata?
...
Confira!
Neste último caderno, em continuidade à Física Moderna, são apresentadas a teoria e aplicação da física nuclear e as propriedades básicas do núcleo, entre outros temas interessantes da Mecânica Quântica e da Física Nuclear, além, 'in grand finale', dos fundamentos da Teoria da Relatividade, na minha opinião, o maior trabalho de Einstein.
Exercícios do Caderno
Aqui você encontrará os exercícios referentes a esses conteúdos. Ao final de cada exercício você poderá verificar a resposta e a resolução comentada deste. Caso prefira, faça o download e tenha a sua lista em formato .doc ou .pdf:
Resolução Comentada
01
Teoria Física da década de 1970, o Modelo Padrão de Partículas descreve as partículas elementares e a forma como elas interagem entre si, incorporando todas as partículas subatômicas conhecidas.
Segundo este modelo, de acordo com o critério do Spin, as partículas se dividem em dois grupos, os bósons e os férmions, e estes últimos, os blocos básicos com os quais a matéria é construída, ainda se dividem, de acordo com a interação, em Hádrons ou Léptons.
Assim, de acordo com este modelo, são Hádrons:
a) Prótons e Nêutrons.
b) Elétrons e Pósitrons.
c) Fótons.
d) Glúons e o Bóson de Higgs.
e) Neutrinos e Múons.
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02
(UERJ) Prótons e nêutrons são constituídos de partículas chamadas quarks: os quarks u e d. O próton é formado de 2 quarks do tipo u e 1 quark do tipo d, enquanto o nêutron é formado de 2 quarks do tipo d e 1 do tipo u.
Se a carga elétrica do próton é igual a 1 unidade de carga e a do nêutron igual a zero, as cargas de u e d valem, respectivamente:
a) 2/3 e 1/3.
b) -2/3 e 1/3.
c) -2/3 e -1/3.
d) 2/3 e -1/3.
03
Um dos maiores desafios da Física Moderna é estabelecer uma teoria, a Teoria de Tudo, que descreva de forma unificada todos os fenômenos do Universo. Isso envolveria também a unificação de todas as interações, as 4 interações fundamentais da natureza, as forças por trás de todas as outras forças: a eletromagnética, a gravidade, a nuclear forte e a nuclear fraca.
Com relação às intensidades relativas das interações fundamentais, a sequência correta que lista da maior força relativa à menor força relativa é:
a) a eletromagnética, a gravidade, a nuclear forte e a nuclear fraca.
b) a gravidade, a eletromagnética, a nuclear forte e a nuclear fraca.
c) a gravidade, a nuclear forte, a eletromagnética e a nuclear fraca.
d) a nuclear forte, a eletromagnética, a nuclear fraca e a gravidade.
e) a nuclear forte, a nuclear fraca, a eletromagnética e a gravidade.
04
O zinco e o ferro são elementos-traço essenciais envolvidos no crescimento humano. No mesmo período da tabela periódica, o isótopo mais comum do ferro é o Fe56, enquanto que o do zinco é o Zn64.
Com relação aos átomos desses elementos, a partir dessas informações, é possível afirmar, que, comparado ao Zn64, o Fe56 apresenta um raio atômico ____________, um núcleo atômico ____________, e um número de nêutrons presentes neste ______________ que os existentes no núcleo do Zn64.
Qual a alternativa que completa corretamente as lacunas nas afirmações acima?
a) menor, menor, menor
b) maior, maior, maior
c) menor, maior, menor
d) maior, menor, maior
e) maior, menor, menor
05
A radioatividade é um fenômeno proveniente da instabilidade do núcleo atômico. Presente desde a origem de nosso planeta, ela pode ser encontrada em pisos e paredes de nossas casas, nos alimentos e, até mesmo, no nosso próprio corpo.
Sobre esse fenômeno, a radioatividade, são feitas as afirmações:
I. Responsável pela estabilidade nuclear, a força de interação forte proporciona a atração entre prótons e nêutrons dentro do núcleo atômico.
II. Átomos estáveis possuem em seus núcleos números iguais de prótons e nêutrons.
III. Como em uma reação química, a radioatividade está ligada diretamente à eletrosfera do átomo.
Assim, está correto o que se afirma em:
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) I e II, apenas.
d) I e III, apenas.
e) I, II e III.
06
Relacione a coluna da direita com a da esquerda, considerando o tipo de emissão, a esquerda (1 a 4) e o respectivo decaimento nuclear, a direita (A a D). A opção em que todas as correlações estão corretas é:
a) 1-A, 2-B, 3-C, 4-D
b) 1-D, 2-A, 3-B, 4-C
c) 1-B, 2-A, 3-D, 4-C
d) 1-C, 2-B, 3-D, 4-A
e) 1-D, 2-C, 3-A, 4-B
07
O decaimento de um único átomo radioativo é um fenômeno aleatório, sendo impossível predizer em que instante um nuclídeo radioativo irá se desintegrar. Não dependendo da quantidade de átomos da amostra, a meia-vida varia entre elementos, e entre isótopos destes, como, por exemplo, o Iodo 131, usado em exames da tireoide, que tem meia-vida de 8 dias, enquanto que o Polônio 218 tem meia-vida de, apenas, 3 minutos.
Considerando as informações acima, avalie os itens a seguir sobre Meia-Vida:
I. A meia-vida refere-se ao intervalo de tempo em que a quantidade original de um dado elemento radioativo é reduzida à metade.
II. Para que uma amostra do Iodo 131 se reduza de 40 g para 5 g é necessário um tempo de desintegração de 24 dias.
III. Considerando o elemento Polônio 218, a quantidade desse elemento, após 12 minutos, será de um quarto, 25%, da amostra original.
Assim, é correto o que se afirma:
a) Em I, apenas.
b) Em I e II, apenas.
c) Em I e III, apenas.
d) Em II e III, apenas.
e) Em todas as situações
09
(UFMG) Paulo Sérgio, viajando em sua nave, aproxima-se de uma plataforma espacial, com velocidade de 0,7 c, em que c é a velocidade da luz. Para se comunicar com Paulo Sérgio, Priscila, que está na plataforma, envia um pulso luminoso em direção à nave. Com base nessas informações, é correto afirmar que a velocidade do pulso medida por Paulo Sérgio é de:
a) 0,7 c.
b) 1,0 c.
c) 0,3 c.
d) 1,7 c.
e) 2,0 c.
10
Um jogo para televisão, baseado no ‘Dilema dos Prisioneiros’, tem início com uma negociação entre os 2 participantes. Pelas regras, depois dessa conversa, dado um sinal sonoro, quem acionar primeiro o botão luminoso a sua frente recebe todo o prêmio. Se não acionarem, até o final do jogo, ambos dividem metade do prêmio. Agora, se acionarem simultaneamente, nada recebem.
Os juízes, observadores inerciais I e II, se encontram, respectivamente, em uma plataforma na superfície da Terra, a igual distância dos participantes, e em um carro viajando com velocidade constante, comparável à da luz, como mostra a figura.
Em um desses jogos, sinto, trazendo um ‘spoiler’, no instante em que os dois botões foram acionados, o carro, indo em direção a B, se encontrava a igual distância de ambos os participantes.
Nesse contexto, de acordo com a Teoria Especial da Relatividade, pode-se afirmar, EXCETO, que:
a) para o observador I, os botões foram acionados simultaneamente.
b) para o observador II, os botões não foram acionados simultaneamente.
c) para o observador II, o participante B acionou primeiro o botão.
d) a simultaneidade é um conceito relativo, depende do observador.
e) para os dois observadores, os botões foram acionados simultaneamente.
Respostas
01. Letra A.
02. Letra D.
03. Letra D.
04. Letra E.
05. Letra A.
06. Letra D.
07. Letra B.
08. Letra B.
09. Letra B.
10. Letra E.