A figura a seguir apresenta um diagrama de níveis dos níveis de energia possíveis de um átomo de hidrogênio (o diagrama não está em escala). Nenhuma das transições para o nível identificado por A gera fótons na parte visível do espectro porque
Considere um trem hipotético que se move com velocidade igual a 80% da velocidade da luz. Dois passageiros que são amigos e se encontram em extremidades opostas de um vagão, por coincidência, levantam as mãos simultanemente ao acenarem um para o outro, conforme nota um observador no mesmo vagão. De acordo com um observador em repouso fora do trem, próximo ao trilho,
Um fóton com energia de 10,2 eV colide inelasticamente com um átomo de hidrogênio estacionário que se encontra no estado fundamental. Depois de um intervalo de tempo da ordem de microssegundos, outro fóton com energia de 15 eV colide inelasticamente com o mesmo átomo de hidrogênio. Instrumentos são utilizados para observar o resultado dessas interações. Em um detector será observado
O número máximo possível de franjas claras no experimento da fenda dupla de Young para distância entre as fendas igual a 2,5 vezes o comprimento de onda da luz incidente é
Um cilindro com um pistão móvel contém 1 kg de gás nitrogênio a pressão de 1 atm. Em um processo isobárico, uma quantidade de calor igual a 25 kcal é adicionada ao gás e sua energia interna aumenta de 8 kcal. A variação de volume do gás nesse processo é de, aproximadamente,
Considere um sistema isolado de estrelas binárias no espaço. Em termos da constante de gravitação G, da distância entre as estrelas L e de suas massas M1 e M2, o período T de rotação das estrelas binárias quando as massas são diferentes (M1≠M2) é dado por
Dois corpos – um de massa M e outro de massa m – descem um plano inclinado atrelados a uma corda inextensível e sem massa, conforme a figura a seguir. Considere que entre o corpo de massa m o atrito é tão pequeno que pode ser desprezado, enquanto que o corpo de massa M, mais rugoso, possui um coeficiente de atrito µ entre o corpo e o plano inclinado. Dado que a inclinação do plano é θ, podemos afirmar que o módulo da tensão na corda entre os corpos é
Um recipiente adiabático de volume V é dividido em dois volumes iguais V1 e V2. Inicialmente, um gás ideal é confinado no volume V1. O volume V2 é evacuado. A partição que separa os dois volumes é então removida e o gás que estava no volume V1 passa a ocupar os dois volumes V=V1 + V2. Se a temperatura inicial do gás era T0, podemos afirmar que
Uma quantidade de gelo é aquecida do ponto de fusão (TF) até uma temperatura acima do ponto de ebulição da água (TE). O gráfico que melhor expressa a entropia S em função da temperatura T nesse processo é
Uma partícula está confinada em um poço de potencial infinito unidimensional entre as posições x = 0 e x = L. A função de onda normalizada da partícula, que se encontra no estado fundamental, é dada por
(x) = √2/L sen (πx/L) para 0≤ x ≤ L. O valor máximo da probabilidade por unidade de comprimento de encontrar a partícula é igual a
Um projétil de 60 g é disparado em direção a uma placa de fibra com espessura de 200 mm. Se o projétil atinge a placa perpendicularmente com uma velocidade de 600 m/s e emerge do outro lado com uma velocidade de 300 m/s, o módulo do valor médio da força de resistência que a placa aplica no projétil é de
Luz se propagando no ar é refletida por vidro com índice de refração n. O ângulo de incidência no qual a luz refletida é totalmente polarizada é
Se um determinado metal em uma fotocélula emite elétrons quando luz azul incide nele, também deve emitir elétrons quando é atingido por radiação na faixa do espectro identificada como
Um projétil metálico, de massa e calor específico , acerta uma placa metálica com velocidade . Durante o impacto, 50% da energia cinética do projétil é convertida em calor absorvido pelo projétil. O aumento de temperatura do projétil é
Uma das principais técnicas utilizadas para a investigação na área de matéria condensada é a espectroscopia Raman. Uma amostra do material é irradiada por um feixe de laser intenso na região do visível próximo ao UV. A luz é geralmente espalhada numa direção perpendicular ao feixe do laser incidente. Uma explicação clássica para o espalhamento Raman (pois o efeito é quântico) pode ser dada considerando-se um campo elétrico da onda eletromagnética (feixe do laser) oscilando como , sendo a amplitude de vibração e a frequência do laser. Considerando-se que a molécula sofre uma polarização dada por e que a molécula vibra com uma frequência , o deslocamento molecular será dado por: , onde é a amplitude de vibração da molécula. Considere que a vibração é pequena de tal forma que a polarizabilidade α é linear em x e pode ser expandida até primeira ordem em torno da posição de equilíbrio da molécula ( ) (sendo a polarizabilidade na posição de equilíbrio). A polarização resultante que explica os espectros observados da amostra é dada por
