Escrito por Wanderson Faustino Patricio
Iniciante
Eu acho que isso é física experimental
Um dado instrumento, emitindo um único som de frequência $$f_0$$, é solto no instante $$t=0$$ de uma altura $$h$$ em relação ao chão, onde você, imóvel, mede a frequência $$f$$ que a cada instante chega aos seus ouvidos. O gráfico resultante de $$\dfrac{1}{f}$$ x $$t$$ mostra uma reta de coeficiente angular $$-3,00\cdot 10^{-5}$$.
Desprezando a resistência do ar, determine o valor da frequência $$f_0$$.
Considere a gravidade local $$g=10m/s^2$$ e a velocidade do som $$V_s=340m/s$$.
Intermediário
É tipo água e óleo
Um recipiente contém dois líquidos homogêneos e imiscíveis, $$A$$ e $$B$$, com densidades $$\rho_A=3000kg/m^3$$ e $$\rho_B=2000kg/cm^3$$, respectivamente. Um cilindro maciço e homogêneo de área $$S=2m^2$$ e altura $$H=10cm$$ e massa $$m=500kg$$ está inicialmente em equilíbrio entre os dois líquidos.
Um pequeno impulso vertical é dado ao cilindro, que começa a oscilar ao redor da posição de equilíbrio.
Qual é o período desse movimento oscilatório?
Considere que a gravidade local é $$g=10m/s^2$$.
Avançado
A mecânica do átomo
Consideremos um átomo de Hidrogênio no estado fundamental, formado por um núcleo com um próton (carga $$+e$$) e um nêutron (carga $$0$$), e um elétron (carga $$-e$$) se movendo em uma órbita circular ao redor do núcleo. O elétron, de massa $$m_e$$, se move apenas devido à força de atração eletrostática.
Entre o elétron e o núcleo há vácuo, cuja permissividade elétrica é $$\epsilon_0$$.
Considere que a distância entre o elétron e o núcleo é $$r$$.
Desconsidere efeitos gravitacionais.
a) Qual a força eletrostática que age no elétron?
b) Qual a velocidade deste?
c) Qual a energia do elétron?
Sabemos que cargas em movimento irradiam energia. Essa liberação de energia é quantificada pela fórmula de Larmor:
$$\dfrac{dE}{dt}=-\dfrac{q^2a^2}{6\pi \epsilon_0 c^3}$$
Onde $$q$$ é a carga da partícula, $$a$$ é o módulo da sua aceleração, e $$c$$ é a velocidade da luz no vácuo.
d) Supondo que inicialmente a partícula estava a uma distância $$r_0$$ do núcleo, Quanto tempo levará para que eles colidam?
Como sabemos, na natureza os átomos não colidem. Essa conclusão levou alguns físicos do século XX a desconfiarem de que a teoria aceita até aquele momento para o movimento dos elétrons estava errada, dentre eles o físico dinamarquês Niels Bohr.
Bohr percebeu que o erro estaria ao considerar que o elétron poderia possuir qualquer valor de energia. Portanto, a energia do elétron deveria ser quantizada, e só assumir certos valores.
Bohr postulou que o assim como a energia, a quantidade de movimento também deveria ser quantizada.
Considere uma quantidade de movimento $$\vec p$$ associada a uma variável $$\vec q$$. Essas duas variáveis se relacionam pela equação:
$$\displaystyle \oint p\cdot dq =nh$$
Onde $$h$$ é a constante de Planck e $$n\in \{1, 2, 3,…\}$$.
e) Supondo que o elétron está a uma distância $$r$$ do núcleo do átomo, quais o possíveis valores de velocidade que ele pode ter?
f) Quais a energia do elétron no $$n$$-ésimo estado?
Um elétron que se encontra nos estado $$n_1$$ é excitado e salta para o estado $$n_2$$ ($$n_2>n_1$$). Como a energia no estado $$n_1$$ é menor, o elétron volta para $$n_1$$, liberando na volta a sua energia em forma de luz.
g) Qual o comprimento de onda do fóton que é liberado na volta?