Questões - UNICAMP 2011 | Gabarito e resoluções

(UNICAMP - 2011)A radiao Cerenkov ocorre quando uma partcula carregada atravessa um meio isolante com uma velocidade maior do que a velocidade da luz nesse meio. O estudo desse efeito rendeu a Pavel A. Cerenkov e colaboradores o prmio Nobel de Fsica de 1958. Um exemplo desse fenmeno pode ser observado na gua usada para refrigerar reatores nucleares, em que ocorre a emisso de luz azul devido s partculas de alta energia que atravessam a gua. a) Sabendo-se que o ndice de refrao da gua n = 1,3, calcule a velocidade mxima das partculas na gua para que no ocorra a radiao Cerenkov. A velocidade da luz no vcuo c = 3,0 108m/s . b) A radiao Cerenkov emitida por uma partcula tem a forma de um cone, como ilustrado na figura abaixo, pois a sua velocidade, vp , maior do que a velocidade da luz no meio, vl . Sabendo que o cone formado tem um ngulo = 50 e que a radiao emitida percorreu uma distncia d= 1,6 m em t = 12 ns , calcule vp . Dados: cos 50 = 0,64 e sen 50 = 0,76.

(UNICAMP - 2011)Em 1905Albert Einstein props que a luz formada por partculas denominadas ftons. Cada fton de luz transporta uma quantidade de energia e possui momento linear , em que a constante de Planck e e so, respectivamente, a frequncia e o comprimento de onda da luz. a) A aurora boreal um fenmeno natural que acontece no Polo Norte, no qual efeitos luminosos so produzidos por colises entre partculas carregadas e os tomos dos gases da alta atmosfera terrestre. De modo geral, o efeito luminoso dominado pelas coloraes verde e vermelha, por causa das colises das partculas carregadas com tomos de oxignio e nitrognio, respectivamente. Calcule a razo verde vermelho em que a energia transportada por um fton de luz verde com , e a energia transportada por um fton de luz vermelha com b) Os tomos dos gases da alta atmosfera esto constantemente absorvendo e emitindo ftons em vrias frequncias. Um tomo, ao absorver um fton, sofre uma mudana em seu momento linear, que igual, em mdulo, direo e sentido, ao momento linear do fton absorvido. Calcule o mdulo da variao de velocidade de um tomo de massa que absorve um fton de comprimento de onda .

(UNICAMP - 2011)O grafeno um material formado por uma nica camada de tomos de carbono agrupados na forma de hexgonos, como uma colmeia. Ele um excelente condutor de eletricidade e de calor e to resistente quanto o diamante. Os pesquisadores Geim e Novoselov receberam o prmio Nobel de Fsica em 2010 por seus estudos com o grafeno. a) A quantidade de calor por unidade de tempo que flui atravs de um material de rea A e espessura d que separa dois reservatrios com temperaturas distintas T1 e T2, dada por , onde k a condutividade trmica do material. Considere que, em um experimento, uma folha de grafeno de A = 2,8 m e d = 1,4 10 m10separa dois microrreservatrios trmicos mantidos a temperaturas ligeiramente distintas T1 = 300 K e T2 = 302 K . Usando o grfico abaixo, que mostra a condutividade trmica k do grafeno em funo da temperatura, obtenha o fluxo de calor que passa pela folha nessas condies. b) A resistividade eltrica do grafeno temperatura ambiente, , menor que a dos melhores condutores metlicos, como a prata e o cobre. Suponha que dois eletrodos so ligados por uma folha de grafeno de comprimento L = 1,4 m e rea de seco transversal A = 70 nm , e que uma corrente i = 40 A percorra a folha. Qual a diferena de potencial entre os eletrodos?