Escola Secundária com 3º Ciclo do Ensino Básico Dr. Joaquim de Carvalho 3080-210 Figueira da Foz
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6º Teste de Avaliação Avaliação de Física 12º ano, turma E+ E+J
31 de Maio Maio de 2007 Versão 1
«Uma consequência notável da relatividade é a maneira como revolucionou as nossas concepções de espaço e de tempo. Na teoria de Newton, se um impulso de luz for enviado de um local para outro, observadores em diferentes referenciais inerciais estarão de acordo quanto ao tempo que essa viagem demorou (uma vez que o tempo é absoluto), mas não quanto à distância que a luz percorreu (uma vez que o espaço não é absoluto). Como a velocidade da luz é exactamente o quociente da distância percorrida pelo tempo gasto, diferentes observadores mediriam diferentes velocidades para a luz. Em relatividade (de Einstein), por outro lado, todos os observadores têm de concordar quanto à velocidade de propagação da luz. Continuam ainda, no entanto, a não concordar quanto à distância que a luz percorreu, pelo que também têm de discordar quanto ao tempo que demorou. O tempo gasto é apenas a distância – com que os observadores não concordam – dividida pela velocidade da luz – valor comum aos observadores. Por outras palavras, a teoria da relatividade acabou com a ideia do tempo absoluto! Parecia que cada observador obtinha a sua própria medida de tempo, registada pelo relógio que utilizava, e que relógios diferentes utilizados por observadores diferentes nem sempre coincidiam.» In Stephen H. Hawking, Breve História do Tempo, tradução de Ribeiro da Fonseca, revisão de João Félix Gomes da Costa, Gradiva, Lisboa (1988)
1. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase. Em dois referenciais inerciais, uma lei da Física… (A) … tem sempre expressões matemáticas diferentes, e as grandezas envolvidas podem também ter valores diferentes. (B) … pode ter expressões matemáticas diferentes, mas as grandezas envolvidas têm sempre os mesmos valores. (C) … é expressa pela mesma equação matemática e as grandezas envolvidas têm sempre os mesmos valores. (D) … é expressa pela mesma equação matemática, ainda que as grandezas envolvidas possam ter valores diferentes.
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6º Teste de Física – 12º ano E+J – 31/05/2007
Professor: Carlos Portela
2. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase. Na teoria de Newton, que obedece à relatividade de Galileu, o intervalo de tempo entre dois acontecimentos … (A) … depende das velocidades dos observadores. (B) … é nulo se os dois acontecimentos ocorrem no mesmo local, em instantes diferentes. (C) … é o mesmo para todos os observadores. (D) … depende da posição dos observadores.
3. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase. De acordo com a teoria da relatividade restrita de Einstein, dois observadores inerciais… (A) … em quaisquer circunstâncias, obtêm valores iguais quando medem a velocidade do mesmo impulso luminoso. (B) … que se movem um em relação ao outro obtêm valores diferentes quando medem a velocidade do mesmo impulso luminoso. (C) … em locais diferentes obtêm valores diferentes quando medem a velocidade do mesmo impulso luminoso. (D) … em instantes diferentes obtêm valores diferentes quando medem a velocidade do mesmo impulso luminoso.
4. Seleccione a alternativa que completa correctamente a frase. A teoria da relatividade restrita de Einstein… (A) … estabelece uma relação entre um campo gravítico e um referencial acelerado. (B) … estabelece uma relação entre a massa de um corpo e a sua aceleração. (C) … é válida apenas para observadores que se movem com velocidades próximas da velocidade da luz. (D) … afirma que a velocidade da luz no vácuo é um limite superior para a velocidade de um objecto, em relação a um referencial inercial.
5. Um observador em repouso em relação à Terra (observador 1) mede a área de uma superfície quadrada no solo, obtendo o valor
A . Calcule, em função de A , a área da mesma superfície medida por outro observador v = 0,8 c ( c - velocidade da luz no
(observador 2) que se desloca em relação à Terra com velocidade vácuo), segundo a direcção de um dos lados do quadrado.
6. Uma estrela está à distância de 50 anos-luz, num referencial ligado à Terra. 6.1. A que velocidade um astronauta deveria viajar de modo a percorrer apenas 10 anos-luz até chegar a essa estrela? Apresenta a tua resposta em relação à velocidade da luz. 6.2. A essa velocidade, quanto tempo demoraria a viagem do ponto de vista do astronauta?
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7. Um rapaz lança verticalmente para cima um objecto de 100 g quando está num balão que sobe com velocidade constante de 5,0 m/s e se encontra a 10 m do solo. A bola é lançada com uma velocidade relativamente ao balão de 3,0 m/s. 7.1. Indique as equações paramétricas do movimento da bola em relação a um referencial: 7.1.1. ligado ao balão; 7.1.2. ligado ao solo; 7.2. Indique duas grandezas sobre cujo valor o rapaz e um observador no solo concordem? 7.3. Indique duas grandezas sobre cujo valor o rapaz e um observador no solo discordem?
8. O Sol emite, em cada segundo,
3,85 × 10 26 J . Qual é a sua perda de massa ao fim de 1 ano?
Dados: velocidade da luz no vácuo,
c = 3,0 × 10 8 m s -1
9. A energia cinética máxima dos electrões extraídos da superfície de um metal por efeito fotoeléctrico: (A) depende do tempo de exposição da luz ao metal. (B) é, para uma certa frequência, independente da intensidade da luz. (C) é, para uma certa intensidade, independente do comprimento de onda da luz. (D) depende, para uma certa frequência, da intensidade da luz incidente.
10. Uma superfície de zinco, cuja função trabalho é 3,4 eV, é iluminada por luz de comprimento de onda de 250 nm. 10.1. Justifica, apresentando os cálculos que entenderes necessários, a ocorrência de efeito fotoeléctrico. 10.2. Determina a velocidade máxima com que são ejectados os electrões. Dados: carga do electrão,
q e = −1,6 × 10
velocidade da luz no vácuo,
−19
C;
massa do electrão , m é
c = 3,0 × 10 8 m s -1 ;
constante de Planck,
= 9,11 × 10 −31 kg
h = 6,626 × 10 −34 J s
11. Qual é o comprimento de um onda de um neutrão com a energia cinética de 20 MeV? Dados: massa do neutrão , m n
= 1,675 × 10
−27
kg ;
constante de Planck,
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h = 6,626 × 10 −34 J s