Escrito por Lucas Cavalcante
Iniciante
Observação de Obazs Rotieh
O cientista maluco Obazs Rotieh estava desenvolvendo uma nova invenção que lançava fótons a partir do decaimento de méson , e ele estava com dificuldade para calcular algumas informações desse decaimento, então pediu a sua ajuda.
Um méson com massa de repouso decai em dois fótons seguindo a equação . Chame e os ângulos que a trajetória dos fótons fazem com a trajetória original do méson no referencial do laboratório de Obazs Rotieh. Considere que a energia total do méson no referencial do laboratório é , encontre:
a) as energias e de ambos os fótons em função de , , e .
b) a velocidade do méson no referencial do laboratório na situação e que um fotón possui a maior energia possível , enquanto o outro possui a menor energia . Expresse a resposta em função de , e a velocidade da luz .
Intermediário
O Sol é um ácido ?
O pH, ou potencial hidrogeniônico, é uma característica de misturas de substâncias que indica o qual ácido ou básico essa mistura pode ser e é definida como , onde é a concentração do íon na mistura em . Esse potencial pode ser associado a uma estrela, como o Sol, uma vez que o principal processo para a liberação de energia envolve a fusão de hidrogênio em hélio, a qual gera MeV, dos quais são utilizados para a luminosidade emitida pela estrela. Considerando que da massa total do Sol é formada por hidrogênio, seu tempo de vida atual é de bilhões de anos, sua luminosidade e raio permaneceram constantes durante esse tempo encontre o pH do Sol no momento de sua formação.
Avançado
Vetores
Muitas vezes, as fórmulas de trigonometria esférica podem ser longas, difíceis de memorizar ou até complicadas de aplicar e visualizar em determinadas situações. Nesse contexto, uma ferramenta bastante útil para substituir essas fórmulas são os vetores e as operações vetoriais. Assim, esta questão irá abordar as principais operações com vetores e situações em que sua aplicação é de grande utilidade.
a) Escreva o produto escalar entre dois vetores e o produto vetorial , indicando a direção do vetor resultante no caso do produto vetorial.
b) Em problemas de astronomia de posição, o sistema de coordenadas que utilizamos considera o centro da Terra como o centro do sistema, já que ele também é o centro da esfera celeste, servindo de referência para os sistemas de coordenadas astronômicos, como os sistemas horizontal, equatorial e eclíptico. Portanto, para uma estrela com ascensão reta e declinação , encontre o vetor posição dessa estrela, considerando o raio da esfera celeste como unitário, as estrelas fixas nela e um sistema de coordenadas em que o eixo aponta para o polo equatorial norte e o eixo aponta para o ponto vernal.
c) Agora que já sabemos representar a posição de uma estrela na esfera celeste utilizando vetores, use o resultado anterior para calcular a separação angular entre duas estrelas no céu, considerando conhecidas as coordenadas equatoriais de ambas.
d) Um uso muito comum de vetores em astronomia de posição ocorre em problemas que envolvem a trajetória de estrelas ou asteroides, onde é necessário determinar os pontos de encontro entre essas trajetórias. Considerando um sistema de coordenadas horizontal em que o azimute corresponde ao ponto cardeal norte, um asteroide foi observado nas alturas e e azimutes e , enquanto outro asteroide foi observado nas coordenadas , , e . Encontre as coordenadas dos pontos de encontro entre os asteroides.