Questões 03 Física-óptica e Princípios da Física Moderna

Questão 1/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma régua de um metro move-se em relação a você com velocidade muito elevada. O movimento é paralelo ao comprimento longitudinal da régua. Se, usando uma régua de um pé, você verifica que a régua de um metro possui comprimento igual a um pé (1 pé = 0,3048m) - por exemplo, comparando-a com uma régua de um pé que está em repouso em relação a você - com que velocidade a régua de um metro se desloca em relação a você? Nota: 2.01 A 0,952c Você acertou! Podemos empregar a fórmula que define a contração das distâncias, assim 1/γ = L/Lp => 1/γ = √(1 - (v^2/c^2)) => 0,952. B 0,8c C 0,95c Questão 2/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna A radiação eletromagnética emitida por uma estrela é observada com um telescópio situado na Terra. A estrela se afasta da Terra a uma velocidade de 0,52c. Se a radiação possui uma frequência de 8, 64 × 10^{14}Hz no sistema de repouso da estrela, qual é a frequência medida por um observador na Terra? (Efeito Doppler) Nota: 2.01 A 4,85 × 10^{14}Hz Você acertou! Se adotamos a aproximação do efeito Doppler para a atenção, assim f = √((1 - v/c)/(1 + v/c)) × f0 => √((1 - 0,52)/(1 + 0,52)) × 8,64 = 4,85 × 10^{14}Hz B 3,43 × 10^{14}Hz C 9,31 × 10^{14}Hz Questão 3/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma pessoa está de pé ao lado dos trilhos de uma estrada de ferro quando é surpreendida pela passagem de um trem relativístico, como mostra a figura. No interior de um dos vagões, um passageiro dispara um pulso de laser em direção à parte traseira do vagão. O tempo que o pulso leva para chegar à extremidade posterior do vagão, medido pelo passageiro é: Nota: 2.01 A o tempo próprio B é menor que o tempo medido pela pessoa que está fora do vagão. C maior que o tempo próprio, pois o ponto inicial e final não tem as mesmas coordenadas espaciais. Você acertou! Quando dois eventos ocorrem no mesmo ponto de um referencial inercial, o intervalo de tempo entre os eventos, medido neste referencial, é chamado de intervalo de tempo próprio ou tempo próprio. O intervalo de tempo medido em qualquer outro referencial é sempre maior que o intervalo de tempo próprio. D menor que o tempo próprio, pois o ponto inicial e final não tem as mesmas coordenadas espaciais. Questão 4/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna ?(a) Qual deve ser a velocidade com a qual você tem de se aproximar de um sinal de trânsito vermelho (λ = 675nm) para que ele aparente uma cor amarela (λ = 577nm)? Expresse sua resposta em termos da velocidade da luz. (b) Se você usou isso como desculpa para não pagar a multa pelo avanço do sinal vermelho, quanto você teria de pagar de multa pelo excesso de velocidade? Suponha que seja cobrada uma multa de 1 real para cada Km/h de excesso de velocidade acima da velocidade permitida de 90Km/h. Nota: 2.01 A (a) 0,16c (b) 170 milhões de reais Você acertou! Podemos empregar a equação do efeito Doppler de aproximação e a relação f = c/λ. Com um pouco de álgebra obtemos o resultado v = c (Δλ^2/ λ^2+Δλ^2)^(1/2) = 0,16, e 0,48 × 10^8 m/s = 0,17 × 10^{9}Km/h   Assim, velocidade, λ = 675/577 = 1,17 sendo assim, a multa seria de 170 milhões de reais. B (a) 0,12c (b) 170 reais C (a) 0,9c (b) 13 milhões de reais Questão 5/5 - Física - Óptica e Princípios de Física Moderna Uma fonte de onda eletromagnética está se movendo em uma direção radial em relação a você. A frequência medida por você é de 1,25 vezes a frequência no sistema de repouso da fonte. Qual é a velocidade da fonte em relação a você? A fonte está se aproximando ou se afastando de você? Nota: 0.0 A 0,22c aproximando-se Tendo em vista que a frequência medida é maior, a fonte se aproxima. Sendo assim, podemos empregar a equação do efeito doppler para aproximação. Com isso 1,25 = √((1 + v/c)/(1 - v/c)) => v = c × (1,25^2 - 1)/(1,25^2+ 1) = 0,22c B 0,12c afastando-se