Questões de Concurso sobre Física Subatômica (Física de partículas)

Uma radiação de comprimento de onda 300 nm incide sobre uma superfície de sódio metálico cuja função trabalho do sódio nessa superfície é 2,46eV. A energia cinética máxima que os fotoelétrons ejetados da superfície do sódio podem adquirir nestas condições, em eletrovolts, é:

Considere a velocidade de propagação da luz no vácuo igual a 3x10⁸ m/s e a constante de Planck h = 6,626x10^-34 J.s.

O fator de Lorentz Y para um próton com energia cinética de 3,0 X 10²⁰ eV é

(Considere a energia de repouso do próton 938 MeV)

A interação de fótons com um material pode ocorrer por meio de vários processos. Em qual processo a interação do fóton ocorre com um elétron fortemente ligado, isto é, com o átomo como um todo?

Quando uma radiação eletromagnética incide em uma superfície metálica, um certo número de elétrons pode ser emitido por essa radiação. Esse fenômeno é denominado Efeito Fotoelétrico, explicado por Albert Einstein, em 1905. Considerando que os elétrons que saem da placa possuem velocidade diferente de zero, é correto afirmar que

Quando uma onda eletromagnética atravessa um átomo (ou molécula), perturba o movimento dos elétrons ligados e o átomo (ou molécula) pode ficar em um estado excitado. Por um processo recíproco, uma vez que os elétrons atuam como dipolos elétricos em oscilação forçada, o átomo excitado pode emitir radiação eletromagnética de frequência igual à da onda incidente, sem um atraso apreciável de tempo. A energia que o átomo emite é absorvida da onda incidente pelos elétrons ligados do átomo. Esse processo é denominado de

Uma partícula de massa m é lançada com velocidade inicial v₀ numa região com campo elétrico uniforme, de intensidade E, conforme a figura a seguir. Se a carga da partícula é positiva e possui intensidade igual a q, a velocidade que essa partícula atingirá em t segundos depois de ter sido lançada será:

(Suponha que a partícula esteja submetida apenas ao campo elétrico).

Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) nasceu na cidade de Angoulême, no sudoeste da França. Iniciou seus estudos em Paris e recebeu a melhor formação da época em Matemática, Astronomia, Química e Botânica. Contribuiu de diversas formas para o desenvolvimento da física e uma das equações mais usadas em eletrostática leva o seu nome. A lei de Coulomb diz respeito à intensidade das forças de atração e repulsão que aparecem entre duas cargas elétricas puntiformes, isto é, entre as cargas de dois corpos eletrizados cujas dimensões podem ser desprezadas em relação às distâncias que os separam.

Suponha um tubo de vidro, disposto verticalmente, contendo duas esferas idênticas, A e B, de mesma massa m. A esfera A é presa ao fundo do tubo, enquanto B está livre para descer ou subir dentro do tubo, acima de A. As esferas são carregadas com uma carga q, assim a esfera B permanece suspensa, em equilíbrio, acima de A, a uma altura h. Desprezando o atrito com as paredes do tubo e a atração gravitacional entre as esferas, o valor de h será: (Dados: g - aceleração da gravidade local, k - constante eletrostática do meio.)

Um próton e um elétron ocupam dois vértices de um triângulo equilátero de lado 2,0 x 10^-4 cm. Considere k = 8,99 x 10 N.m²/C², o módulo do campo elétrico no terceiro vértice do triângulo é, em N/C:

Num dia de ar seco, um professor esfregou um balão de borracha em uma flanela, também seca. Em seguida, aproximou o balão da cabeça de um aluno e a turma observou que os fios de cabelo do aluno foram atraídos em direção ao balão, conforme mostra a figura.

O fenômeno é explicado pela transferência, durante o atrito do balão com a flanela, de partículas componentes da matéria denominadas

O tipo de interação que um elétron incidente sofre com um átomo específico de raio a depende do parâmetro de impacto b da interação, definido como a distância perpendicular entre a direção do elétron antes da interação e o núcleo atômico.

Considere as seguintes situações:

I- Um elétron em uma célula fotoelétrica que, apesar de ter absorvido um fóton, não consegue escapar do material.

II- Um nêutron que incide em um núcleo e, apesar de possuir energia maior que a de ligação, não consegue iniciar uma reação de fissão nuclear.

Os fenômenos quânticos associados ao elétron e ao nêutron são, respectivamente:

Com relação aos semicondutores extrínsecos:

I- os de tipo n têm maior predominância de elétrons e os de tipo p têm maior predominância de lacunas.

II- os de tipo n têm maior predominância de lacunas e os de tipo p têm maior predominância de elétrons.

III- nos de tipo n, o nível de Fermi está mais próximo da banda de condução e nos de tipo p, o nível de Fermi está mais próximo da banda de valência.

IV- nos de tipo n, o nível de Fermi está mais próximo da banda de valência e nos de tipo p, o nível de Fermi está mais próximo da banda de condução.

V- tanto nos de tipo n e p, o nível de Fermi está exatamente no meio do gap.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):

Um elétron está com velocidade constante no vácuo quando penetra na região central entre duas placas condutoras paralelas separadas pela distância de 20cm. Se a diferença de potencial elétrico entre as placas for 200V, é correto afirmar que

(Considere a carga elementar e = 1,6.10^-19C.)

Considere a colisão entre um nêutron de massa m e um núcleo estacionário de massa M. A energia cinética do núcleo após a colisão é dada por:

Sobre o decaimento β⁻ e o espectro de energia das partículas β⁻ emitidas nesse tipo de decaimento, é correto afirmar que o núcleo filho tem

A figura apresenta o número de núcleos radioativos em uma amostra de material radioativo em função do tempo. Qual é, aproximadamente, a constante de decaimento para o material radioativo representado pela figura?

Para uma partícula livre confinada a uma caixa cúbica, o nível com energia 𝐸_1,2,3 possui o seguinte número de estados degenerados e valor de energia, respectivamente:

Em 1905, Albert Einstein (1879-1955) propôs que a radiação eletromagnética é quantizada. Posteriormente, a quantidade elementar de radiação eletromagnética (quantum) recebeu o nome de fóton. Segundo Einstein, um fóton de frequência $f$ tem a energia dada por $E=hf$, em que ℎ = 6,63 × 10^-4$J.s$ é uma constante fundamental da natureza, conhecida como constante de Planck. Assim, a luz amarela de uma lâmpada de vapor de sódio da iluminação pública ($\lambda$ = 590nm), os raios X emitidos por um aparelho de diagnóstico ($\lambda$ = 10,0 nm), as ondas de rádio emitidas pela antena de uma estação de rádio comercial ($\lambda$ = 1,00 m) e as micro-ondas emitidas numa rede local sem fio (WiFi) ($\lambda$ = 10,0 cm) são emitidos ou absorvidos em quantidades denominadas fótons. Tomando a velocidade das ondas eletromagnéticas como 3,00 × 10⁸ m/s , podemos afirmar que, em termos da energia dos fótons correspondentes às radiações citadas:

O modelo padrão leva em conta a interação entre partículas elementares, quarks e léptons, e seus mediadores. Com base nessas interações, seus mediadores e as teorias quânticas que as descrevem, pode-se afirmar que as letras A, B e C do quadro abaixo correspondem, respectivamente, a