Avaliação 3-2022 1

Questões: 1. (2,5 pt) (a. 1,5 pt) Um elétron tem energia cinética cinco vezes maior que a sua energia de repouso. Encontre sua energia total e sua velocidade. (b. 1,0 pt) Em uma usina nuclear as barras de combustível duram 3 anos antes de serem substituídas. A usina consegue transformar energia a uma taxa máxima possível de 1,00 GW. Supondo que ela opere a 80% de sua capacidade por 3 anos, qual é a perda de massa do combustível? (Nota: 1 GW = 10⁹ W) 2. (2,5 pt) Um feixe de luz monocromática, com uma intensidade de 25 nW/m² e comprimento de onda 680 nm, incide perpendicularmente sobre uma placa retangular de potássio com 1,5 x 2,0 cm de lado, durante um tempo total de 20,0 s. A placa consegue absorver 50% da radiação incidente e a função trabalho para o potássio é 2,24 eV. (a) De acordo com a teoria clássica, deveria ocorrer efeito fotoelétrico? (b) De acordo com os postulados de Einstein, deveria ocorrer efeito fotoelétrico? Explique suas respostas. (Nota: 1 nW = 10⁻⁹ W) 3. (2,5 pt) Um átomo de Hidrogênio está inicialmente no nível de energia n=4. (a. 2,0 pt) Faça um diagrama de energia e encontre os comprimentos de onda de todos os fótons que podem ser emitidos pelo átomo ao realizar transições que poderiam eventualmente levá-lo do estado n=4 para o estado n=2. (b. 0,5 pt) Se o átomo permanece no estado de maior energia durante um intervalo de tempo igual a 3,2 x 10⁻⁸ s, qual a incerteza na energia daquele estado e qual o intervalo em comprimento de onda da linha espectral correspondente? Se necessário, explique suas respostas. (Dica: Para o Hidrogênio, E₁ = -13,6 eV) 4. (2,5 pt) Um problema muito interessante, inclusive abordado na disciplina de Física IV quando do estudo de circuitos LC e dos postulados de Planck, é o do oscilador harmônico (MHS), cujo potencial em uma dimensão é dado por U(x)=(kₓx²)/2. (a. 1,5 pt) Proponha uma maneira de solucionar o problema do "oscilador harmônico quântico", ou seja, de uma partícula quântica confinada a uma região com energia potencial do oscilador. (b. 1,0 pt) Que diferenças devem aparecer em relação ao oscilador harmônico clássico? Se necessário, explique suas respostas. (Dica: Lembre-se do problema da partícula numa caixa.)