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Prezado(a) Estudante,
Prezado(a) Professor(a),
Avaliar neste programa é mais do que verificar o que foi aprendido. Sempre que possível é utilizar conhecimentos que foram construídos durante as vivências, e utilizá-los na solução de novos problemas.
Isso significa que o momento da Avaliação é particularmente importante, também para o aprendizado de novos conhecimentos e descobertas - na verdade um convite para percorrer caminhos de interesse e de significado dentro do tema estudado.
Para você que pretende prestar um exame vestibular, um concurso público, ou mesmo aprofundar seus conhecimentos em uma área, tema ou assunto será preciso ampliar a dinâmica desta Avaliação. Por isso são sugeridos outros links, contemplando problemas do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), Vestibulares de diversas universidades do país e outras fontes.
Lembre-se que por mais que possamos auxiliá-lo em seus estudos, a diferença final está em suas mãos. Por isso acredite: um mundo novo está por ser descoberto ou, melhor: inventado! Aceite esse desafio, construindo a cada dia sua carreira, com planos de futuro, dedicação e ética.
Quando quiser saber se a resposta dada a um problema foi adequada, suficiente e/ou correta, clique no botão  Gestão de Erros e compare resultados, encontrando sugestões e dicas para avançar.
Como diria o Professor Galileo Lattes:Vamos
nessa, Brasil!
PROBLEMAS,
DESAFIOS E DICAS
As situações desafiadoras apresentadas através
dos problemas a seguir deverão contar com os recursos dos simuladores
e animadores disponíveis no Laboratório Virtual, para
serem investigadas. Caso necessite de outras informações,
visite: TEORIA, MAPA INTERATIVO e HISTÓRIA & TECNOLOGIA.
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1. |
Problema:
Vamos analisar o espectro de emissão de um corpo
negro e verificar se a distribuição de
energias emitidas em função do comprimento
de onda obedece à Lei de Stefan Boltzmann realizando
um experimento no Laboratório Virtual. Para isso,
execute a seguinte sequência de atividades:
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| a)
Escolha a opção "experimento com
montagem";
b) Monte um circuito elétrico para acender a
lâmpada e variar sua intensidade de acordo com
o esquema abaixo:
c) Clique na chave "liga-desliga" para fechar
o circuito que acende a lâmpada de filamento incandescente;
d) Varie a tensão aplicada ao filamento clicando
no botão da fonte de tensão, desde o valor
mínimo até o máximo (4 V a 13 V,
de 1 em 1V) e leia os valores de tensão no voltímetro
ligado à lâmpada, intensidade de corrente
elétrica que percorre o filamento no amperímetro
e temperatura do filamento. Para ver a temperatura clique
na "lupa" do analisador de espectro. Anote
o valor da temperatura correspondente.
e)Clique na "lupa"para ver a curva correspondente
ao espectro da radiação emitida pela lâmpada,
isto é, a intensidade da luz emitida para cada
comprimento de onda.
f) Clique na "lupa" para ver a área
da figura sob a curva encontrada. Anote esse valor.
g) Repita a seqüência de atividades de d
até f pelo menos cinco vezes, para valores diferentes
de tensão aplicada ao filamento.
Para verificar se a lâmpada obedece à Lei
de Stefan-Boltzmann, precisamos conferir se a intensidade
total da luz emitida pela lâmpada é proporcional
à T4.
Para isso:
I - Construa uma tabela com três colunas de modo
que na primeira coluna sejam listados os valores das
áreas obtidas, na segunda coluna as temperaturas
correspondentes e na terceira coluna calcule os valores
de T4.
II- Faça um gráfico em papel milimetrado
(ou num software gráfico como o excel) de Área
x T, isto é, coloque os valores de Área
no eixo y e de T no eixo x;
III - Faça um gráfico de Área x
T4, isto é, coloque os valores de
Área no eixo y e de T4 no eixo x;
IV - Explique como os resultados obtidos permitem conferir
a Lei por Stefan Boltzmann.
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2. |
Problema:
Neste problema faremos uma nova verificação
da Lei de Stefan Boltzmann. Para isso execute a seguinte
seqüência de atividades:
a)Retome o Laboratório Virtual e escolha a opção
"experimento com montagem";
b) Monte um circuito elétrico para acender a lâmpada
e variar sua intensidade de acordo com o esquema abaixo:
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b) Clique na chave "liga-desliga" para fechar
o circuito que acende a lâmpada de filamento incandescente;
c) Varie a tensão aplicada ao filamento clicando
no botão da fonte de tensão, desde o valor
mínimo até o máximo (4 V a 13 V,
de 1 em 1V) e leia os valores de tensão no voltímetro
ligado à lâmpada, intensidade de corrente
elétrica que percorre o filamento no amperímetro
e temperatura do filamento. Para ver a temperatura clique
na "lupa" do analisador de espectro. Anote
o valor da temperatura correspondente.
d)Clique na "lupa"para ver a curva correspondente
ao espectro da radiação emitida pela lâmpada,
isto é, a intensidade da luz emitida para cada
comprimento de onda.
e)Na curva, procure o valor do comprimento de onda correspondente
ao pico da curva, isto é, com maior intensidade
de luz. Anote o valor do comprimento de onda.
f) Repita a seqüência de atividades de c
até e pelo menos cinco vezes.
Para verificar se a lâmpada obedece
à Lei de deslocamento de Wien, precisamos conferir
se o pico da curva se desloca de modo que lmax
diminui quando T aumenta, isto é, se são
inversamente proporcionais.
I - Construa uma tabela com três
colunas de modo que na primeira coluna sejam listados
os valores dos comprimentos de onda correspondentes
aos picos, lmax ,
na segunda coluna as temperaturas correspondentes e
na terceira coluna calcule os valores de 1/T;
II - Faça um gráfico em papel milimetrado
(ou num software gráfico como o excel) de
lmax x T, isto é, coloque os
valores de lmax no eixo y e de T no eixo x;
III - Faça um gráfico de
lmax x 1/T, isto é, coloque
os valores de lmax no eixo y e de 1/T no eixo x;
IV - Explique como os resultados obtidos permitem conferir
a Lei de deslocamento de Wien.
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DESAFIOS
A seguir, são apresentadas situações que objetivam
contribuir para o aprofundamento dos temas estudados, ampliando o
leque de aprendizagem. Procure resolver cada um dos desafios propostos,
verificando as margens de acerto através da gestão de
erros  .
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1. |
Desafio:Retirado
de: http://www.if.ufrgs.br/~betz/iq_XX_A/radTerm/pRadTermText.htm
A teoria clássica da radiação de corpo
negro apresentava aspectos paradoxais que levaram os físicos
do século XIX a falar de "catástrofe do
ultravioleta". Explique a natureza da catástrofe
e como ela é evitada na teoria de Planck.
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2. |
Desafio: Retirado
de: http://www.inep.gov.br/download/enc/2000/provas/Fisica-Prova1.pdf
(Mec-Enc 2000) Em 1900, Max Planck apresenta
à Sociedade Alemã de Física um estudo,
onde, entre outras coisas, surge a idéia de quantização.
Em 1920, ao receber o prêmio Nobel, no final do seu
discurso, referindo-se às idéias contidas naquele
estudo, comentou: "O fracasso de todas as tentativas
de lançar uma ponte sobre o abismo logo me colocou
frente a um dilema: ou o quantum de ação era
uma grandeza meramente fictícia e, portanto, seria
falsa toda a dedução da lei da radiação,
puro jogo de fórmulas, ou na base dessa dedução
havia um conceito físico verdadeiro. A admitir-se este
último, o quantum tenderia a desempenhar, na física,
um papel fundamental... destinado a transformar por completo
nossos conceitos físicos que, desde que Leibnitz e
Newton estabeleceram o cálculo infinitesimal, permaneceram
baseados no pressuposto da continuidade das cadeias causais
dos eventos. A experiência se mostrou a favor da segunda
alternativa."
(Adaptado de Moulton, F.R. e Schiffers, J.J. Autobiografia
de la ciencia. Trad. Francisco A. Delfiane. 2 ed.
México: Fondo de Cultura Económica, 1986. p.
510)
O referido estudo foi realizado para explicar:
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(A)
a confirmação da distribuição
de Maxwell-Boltzmann, de velocidades e de trajetórias
das moléculas de um gás.
(B) a experiência de Rutherford de espalhamento de partículas
alfa, que levou à formulação de um novo
modelo atômico.
(C) o calor irradiante dos corpos celestes, cuja teoria havia
sido proposta por Lord Kelvin e já havia dados experimentais.
(D) as emissões radioativas do isótopo Rádio-226,
descoberto por Pierre e Marie Curie, a partir do minério
chamado "pechblenda".
(E) o espectro de emissão do corpo negro, cujos dados
experimentais não estavam de acordo com leis empíricas
até então formuladas.
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3. |
Desafio: Retirado
de: http://www.inep.gov.br/download/enc/2000/provas/Fisica-Prova1.pdf
(MEC-Enc 2000) No gráfico a seguir
estão representadas três curvas que mostram como
varia a energia emitida por um corpo negro para cada comprimento
de onda, E(l), em função
do comprimento de onda l, para
três temperaturas absolutas diferentes: 1000 K, 1200
K e 1 600 K.
Com relação à energia total emitida pelo
corpo negro e ao máximo de energia em função
do comprimento de onda, pode-se afirmar que a energia total
é:
(A) proporcional à quarta potência da temperatura
e quanto maior a temperatura, menor o comprimento de onda
para o qual o máximo de energia ocorre.
(B) proporcional ao quadrado da temperatura e quanto maior
a temperatura, maior comprimento de onda para o qual o máximo
de energia ocorre.
(C) proporcional à temperatura e quanto maior a temperatura,
menor o comprimento de onda para o qual o máximo de
energia ocorre.
(D) inversamente proporcional à temperatura e quanto
maior a temperatura, maior o comprimento de onda para o qual
o máximo de energia ocorre.
(E) inversamente proporcional ao quadrado da temperatura e
quanto maior a temperatura, maior o comprimento de onda para
o qual o máximo de energia ocorre.
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4. |
Desafio:
Retirado de:
http://www.portalimpacto.com.br/docs/00000RenanVestAula15QuantizacaoDeEnergia2.pdf
Conceitos e princípios
físicos estão fortemente inseridos em nossa
cultura. Isto se reflete em diversas composições
musicais. Leia atentamente os fragmentos do poema de Gilberto
Gil que consta a seguir e identifique os conceitos físicos
que ele contém.
Quanta
Quanta do latim
Plural de quantum
Quando quase não há
Quantidade de se medir
Qualidade de se expressar
Fragmento infinitésimo
Quase que apenas mental
Quantum granulado no mel
Quantum ondulado no sal...
Com base na análise do texto acima e nos princípios
físicos a ele relacionados, qual o significado físico
da frase "Quando quase não há quantidade
de se medir..."?
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5. |
Desafio:
Retirado de: EISBERG,Robert; RESNICK, Robert. Física
Quântica. 2. ed. Rio de Janeiro: Campus Editora, 1983.
Um pêndulo de massa igual a 10g está
suspenso por uma corda de 10 cm de comprimento. Suponha que
a amplitude de oscilação seja suficientemente
pequena para que possamos considerar um período constante
para o pêndulo.
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| A frequência
de oscilação do pêndulo é dada
por |
a) Fixando-se: g =
9.8 m/s2 e L = comprimento do fio em metros,
obtenha o valor da frequência de oscilação
do pêndulo (n).
b) Calcule a energia potencial do pêndulo para um
ângulo q de 10o
(veja a figura).
c) A energia do pêndulo diminui com os efeitos do
atrito. Calcule a variação de energia do
pêndulo segundo a teoria do quantum de energia de
Planck para os osciladores.
d) Na prática, a variação de energia
descontínua do pêndulo é observada?
Explique.
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QUESTÕES
DE VESTIBULAR
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1. |
Vestibular:
Retirado de: http://www.unioeste.br/vestibular/2005/provas/Prova_Fisica.pdf
(Unioeste 2006) Sobre a teoria quântica,
é correto afirmar que:
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(01)
o termo "Quanta" é sinônimo de "Quark",
ambos representando subpartículas da estrutura do átomo.
(02) a emissão ou absorção de radiação
pelo átomo é realizada em "pacotes"
de energia denominados "Quanta".
(04) a energia dos "Quanta" pode ser calculada por
E = h . f, onde E é a energia, h é a constante
de Planck e f é a frequência da radiação.
(08) a quantização da energia tem origem nos
trabalhos do físico alemão Max Planck, por volta
do ano de 1900.
(16) o "Quantum" proposto por Planck confirmou a
Teoria Clássica de que a energia é uma espécie
de fluído, que passa continuamente de um átomo
para outro durante as interações.
(32) o "Spin" e o "Quantum" possuem conceitos
semelhantes, ambos representando a rotação do
elétron em torno de seu eixo.
(64) com base na hipótese dos "Quanta", Albert
Einstein elaborou, em 1905, uma nova teoria para a luz, considerando-a
como um fluxo de corpúsculos chamados fótons.
Determine a soma dos valores indicados correspondentes às
afirmativas corretas.
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2. |
Vestibular:
http://www.portalimpacto.com.br/docs/00000RenanVestAula15QuantizacaoDeEnergia2.pdf
(UFRGS 1994) "De acordo com a teoria
formulada em 1900 pelo físico alemão Max Planck,
a matéria emite ou absorve energia eletromagnética
de maneira.......... Emitindo ou absorvendo........., cuja
energia é proporcional à .......... da radiação
eletromagnética envolvida nessa troca de energia."
Assinale a alternativa que, pela ordem, preenche corretamente
as lacunas:
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a) contínua - quanta - amplitude
b) descontínua - prótons - frequência
c) descontínua - fótons - frequência
d) contínua - elétrons - intensidade
e) contínua - nêutrons - amplitude
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