Um elétron e um próton possuem a mesma energia cinética não relativística e propagam-se no vácuo. Ambos são descritos como ondas de matéria de acordo com a hipótese de De Broglie.
Considere as seguintes proposições:
I. O comprimento de onda de De Broglie do elétron é maior que o do próton.
II. O comprimento de onda de De Broglie depende apenas da energia cinética da partícula.
III. A velocidade associada ao elétron é maior que a do próton.
IV. Para a mesma energia cinética, as duas partículas apresentam o mesmo momento linear.
Assinale a alternativa CORRETA:

Na Relatividade Restrita, a separação entre dois eventos pode ser caracterizada pelo intervalo espaço-tempo invariante s² = (c△t)² - (△x)², o qual assume o mesmo valor em todos os referenciais inerciais. Considerando dois eventos ao longo de uma única dimensão espacial, se △s² > 0 (intervalo do tipo “tempo”), isso significa que:

Duas explosões ocorrem no referencial da Terra ^S ao longo do eixo ^X:
Evento 1: x₁ = 0 e t₁ = 0;
Evento 2: x₂ = 600m e t2 = 1,0 μs.
Um observador ^S'  move-se ao longo de ^+x com velocidade constante ^v em relação à Terra. Deseja-se que, no referencial ^S', os dois eventos sejam simultâneos (△t' = 0). Qual alternativa fornece corretamente o valor de ^v e a separação espacial △x^' entre os eventos em ^S' ?
(Use ^c = 3,0 x 10⁸ m/s).

Duas naves espaciais deslocam-se ao longo da mesma linha reta, em sentidos opostos, aproximando-se uma da outra. Cada nave move-se com velocidade 0,5c em relação a um referencial inercial associado à Terra. De acordo com a Relatividade Restrita, qual é a velocidade relativa de aproximação medida pelo piloto de uma das naves?

Em relação às diferenças físicas entre ¹⁷⁷Lu e ⁹⁰Y para terapia de tumores neuroendócrinos, assinale CORRETAMENTE a característica que faz do ⁹⁰Y um radionuclídeo potencialmente eficaz para tumores volumosos (bulky): 

Em 1897, o físico britânico J. J. Thomson investigava os “raios catódicos”, raios emitidos quando uma grande diferença de potencial é aplicada entre dois eletrodos, em um tubo de vidro sob vácuo.
Em seu famoso experimento, Thomson observou que os raios catódicos eram desviados em direção à placa carregada positivamente de um campo elétrico. Essa observação permitiu a ele concluir que os raios catódicos 

O consumo total de energia elétrica no Brasil em 2024 foi de 561,6 TWh, cerca de 5,6% maior do que no ano anterior. A Região Sudeste, apesar de ser responsável por 47,8% do consumo no país, foi a que apresentou o menor crescimento (+5,2%) entre 2023 e 2024. Por outro lado, as regiões Norte e Centro-Oeste possuem a menores participações no consumo do país, mas apresentaram as maiores taxas de crescimento (+6,9% e 6,0%, respectivamente), juntamente com a região Sul (+6,0%).

Fonte: Anuário Estatístico De Energia Elétrica 2025. Adaptado.

Suponha que em cada fissão de ²³⁵U sejam liberados 200 MeV de energia. Supondo que 5% da energia é desperdiçada em neutrinos, estime a quantidade de ²³⁵U que seria necessário para fornecer, com eficiência de 30%, todo o consumo anual de eletricidade no Brasil em 2024. 

Considere um gás de fótons em equilíbrio contido em uma caixa cúbica de volume L³ .

Calcule o número de modos normais permitidos de frequência ω no intervalo dω.

Considere um experimento idealizado do tipo Stern-Gerlach, no qual um feixe de átomos de hidrogênio no estado fundamental se move horizontalmente e de forma perpendicular a um campo magnético vertical não-uniforme, cujo gradiente constante é dado por 160 T/m. Admita que o momento magnético efetivo do elétron no átomo seja igual a um magneton de Bohr, 9,27 x 10⁻²⁴ J/T, e que os átomos atravessam uma região de comprimento horizontal de 200 cm com velocidade constante e igual a v = 1,2 x 10⁵ m/s.

Desprezando a ação da gravidade, determine a separação total entre as duas manchas na tela ao final do percurso horizontal. 

Calcule a diferença entre o comprimento de onda mínimo da radiação emitida por um tubo de raios X, em nanômetros, quando operado em 40 kV e em 30 kV.

O múon negativo é uma partícula elementar com carga igual à do elétron e uma massa 207 vezes maior. Um próton pode capturar um múon negativo para formar um átomo “mésico” hidrogenóide.

Assumindo um núcleo não-estacionário, o potencial de ionização desse átomo mésico é de

Em um laboratório de física nuclear, um contador Geiger-Müller é utilizado para monitorar uma fonte fraca de radiação. Em uma primeira medida de 20 s, apenas com a radiação de fundo, são registradas 40 contagens. Em uma segunda medida, também de 20 s, com a fonte posicionada junto ao detector, são registradas 85 contagens. Assuma que as contagens seguem estatística de Poisson. Então, a taxa líquida de contagem da fonte, em contagens por segundo, com sua respectiva incerteza estatística, é aproximadamente 

Em muitos sistemas quânticos reais, como elétrons aprisionados em armadilhas ópticas, poços quânticos semicondutores ou mesmo em modelos efetivos de osciladores harmônicos quânticos, o estado da partícula pode ser descrito por uma função de onda gaussiana. Esse tipo de função representa um estado fortemente localizado no espaço, mas que, devido ao Princípio da Incerteza de Heisenberg, não pode ter posição e momento simultaneamente bem definidos. Considere que a função de onda de uma partícula em uma dimensão é dada por Ѱ(x) = (π/α)^−1/4exp(−α²x ² /2), onde α é um parâmetro real positivo associado ao grau de localização espacial da partícula.

Qual é a expressão CORRETA para a variância da variável x nesse estado quântico?

Um dos radioisótopos mais importantes da física nuclear aplicada à medicina é o ²²11Na, que decai emitindo pósitrons β⁺. Esse tipo de decaimento está na base do funcionamento de equipamentos de Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET), utilizados para a visualização de processos metabólicos no corpo humano. No decaimento de pósitrons, um próton do núcleo transforma-se em um nêutron, com a emissão de um pósitron e um neutrino: ²²11Na  ²²10Ne + β⁺ + ν.

Determine a energia Q liberada nesse decaimento quando o núcleo filho é formado em seu estado fundamental. 

Dados: as energias de ligação nucleares são −5,182 MeV e −8,025 MeV para o ²²Na e o ²²Ne, respectivamente, e a energia de repouso do elétron MeV. 

Considere um sistema composto de um elétron que se move em um fio metálico fino de comprimento 1,00 cm como uma aproximação de uma partícula em um poço infinito unidimensional.
Se o elétron estiver em seu estado fundamental, a probabilidade de encontrá-lo na região entre 0 e 0,25 cm é aproximadamente

Uma aplicação importante das ondas de matéria é que elas são utilizadas na construção de microscópios eletrônicos. Microscópios eletrônicos de baixa energia, como os utilizados em LEEM (Low-Energy Electron Microscopy) ou em SEM (Scanning Electron Microscope) de baixa voltagem, exploram o comportamento ondulatório dos elétrons para obter imagens com resolução muito superior à da microscopia óptica convencional.
Determine a energia cinética de um elétron para que seu comprimento de onda seja de 0,039 nm.

Um elétron acelerado a 50 keV em um tubo de raios X sofre duas colisões sucessivas até parar completamente, emitindo dois fótons de bremsstrahlung no processo completo. O segundo fóton emitido tem comprimento de onda de 0,050 nm mais longo que o primeiro.

Qual o comprimento de onda do primeiro fóton?

Em um experimento específico de espalhamento de Compton, descobriu-se que o comprimento de onda incidente λ é deslocado em 5% por cento quando o ângulo de espalhamento é de 120°.
Qual é o valor de λ em metros?

O efeito fotoelétrico é o fenômeno, no qual elétrons são ejetados de uma superfície metálica, quando ela é iluminada por luz de frequência suficientemente alta, revelando a natureza quântica da radiação eletromagnética. Sabendo que o comprimento de onda de corte do potássio é igual a 558 nm e que uma radiação de comprimento de onda 400 nm incide sobre potássio com intensidade de 10⁻² W/m² , estime o tempo de atraso observado para a emissão de um elétron classicamente.

Em outras palavras, em quanto tempo a energia incidente acumulada é igual à energia da função trabalho do potássio?

As fotocélulas e fotomultiplicadores são detectores modernos que convertem sinais luminosos (fótons) em correntes elétricas mensuráveis. O princípio físico fundamental que permite a ejeção de elétrons do material do cátodo, nesses dispositivos, possibilitando a detecção de radiação, é o: