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) Quando dois metais so colocados em contato formando uma juno, surge entre eles uma diferena de potencial eltrico que depende da temperatura da juno. a) Uma aplicao usual desse efeito a medio de temperatura atravs da leitura da diferena de potencial da juno. A vantagem desse tipo de termmetro, conhecido como termopar, o seu baixo custo e a ampla faixa de valores de temperatura que ele pode medir. O grfico abaixo mostra a diferena de potencial U na juno em funo da temperatura para um termopar conhecido como Cromel-Alumel. Considere um balo fechado que contm um gs ideal cuja temperatura medida por um termopar Cromel-Alumel em contato trmico com o balo. Inicialmente o termopar indica que a temperatura do gs no balo Ti = 300 K . Se o balo tiver seu volume quadruplicado e a presso do gs for reduzida por um fator 3, qual ser a variao U = Ufinal - Uinicial da diferena de potencial na juno do termopar? b) Outra aplicao importante do mesmo efeito o refrigerador Peltier. Neste caso, dois metais so montados como mostra a figura abaixo. A corrente que flui pelo anel responsvel por transferir o calor de uma juno para a outra. Considere que um Peltier usado para refrigerar o circuito abaixo, e que este consegue drenar 10 % da potncia total dissipada pelo circuito. Dados R1 = 0,3 , R2 = 0,4 e R3 = 1,2 , qual a corrente ic que circula no circuito, sabendo que o Peltier drena uma quantidade de calor Q = 540 J em t =40 s?