Questões da Prova FADESP - 2018 - IF-PA - Professor - Física

Considere que duas substâncias, A e B, de massas respectivas m_A e m_B e calores específicos c_A e c_B, são colocadas em contato térmico sob condições em que a pressão é mantida constante. Considerando que, nesta pressão, os calores específicos e as massas das substâncias obedecem à relação m_Ac_A = 3 m_Bc_B e que antes do contato cada substância estava à temperatura T_A e T_B, respectivamente, pode-se afirmar que a temperatura final T_f após o equilíbrio térmico ser alcançado, é

Um disco sólido uniforme e um aro de mesmo raio R são colocados lado a lado no topo de um plano inclinado de altura H. São largados a partir do repouso e descem o plano girando sem deslizar. A razão entre as velocidades do disco sólido v_d e a velocidade do aro v_a, quando estes chegam à base do plano inclinado, é dada por

(Dado: Momento de inércia do disco sólido com raio R: I = 1/2MR² ; momento de inércia do aro com raio R: I = MR² .)

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

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 E = E₀cos2πv₀t, sendo E₀ a amplitude de vibração e v₀ a frequência do laser. Considerando-se que a molécula sofre uma polarização dada por P = αE e que a molécula vibra com uma frequência v_m, o deslocamento molecular será dado por: x = x₀cos2πv_mt, onde x₀ 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 α₀ a polarizabilidade na posição de equilíbrio). A polarização resultante que explica os espectros observados da amostra é dada por

Um ponto quântico (quantum dot) é uma nanoestrutura (geralmente semicondutora) cujos elétrons têm sua energia quantizada, como num átomo. Estes materiais podem ser utilizados como marcadores luminosos em células. Uma vez fixados na célula e iluminados com luz, esses pontos quânticos agem como fontes de luz fluorescente e suas imagens podem ser vistas usando-se microscópio ótico. Este ponto quântico em uma dimensão pode ser estudado considerando-se um elétron confinado em um poço de potencial. Assim, os níveis de energia podem ser controlados mudando-se a largura L, a forma e a profundidade do poço de potencial. Considerando um elétron de massa m em um poço de potencial infinito de largura L, o comprimento de onda emitida pela transição de um elétron entre dois níveis de energia (n+1) e n é dada por

Obs: (c é a velocidade da luz no vácuo e h = h/2π e h é a constante de Planck).