::: DEU EINSTEIN NO VESTIBULAR 2005 ! :::
Tanto a UNICAMP quanto a FUVEST cobraram Física Moderna (Física do século XX) na segunda fase 2005. E a razão, em ambos os casos, foi a mesma: chamar a atenção para o fato de que 2005 é o Ano Mundial da Física, ano em que comemoramos 100 anos dos artigos mais significativos de Albert Eintein.
A questão 7 da prova da FUVEST enfatizou a conversão massa-energia, sintetizada na famosa equação E = m.c². Já a questão 10 da prova da UNICAMP preferiu abordar o Efeito Fotoelétrico, brilhante e originalmente explicado por Einstein a partir da idéia de que a luz seria composta por "pacotes" de energia que obedeceriam à quantização da energia de Plank, sintetizada na equação E = h.f. Vale lembrar que, apesar de Einstein ter ficado mundialmente conhecido pela Relatividade, seu prêmio Nobel (1921) foi pelo seu trabalho com o Efeito Fotoelétrico (clique aqui para ir direto para o site oficial do Prêmio Nobel de Física de 1921).
Confira abaixo os enunciados das questões. Clique no botão para ver a minha resolução comentada de cada uma delas.
7) [FUVEST] O ano de 2005 foi declarado o Ano Internacional da Física, em comemoração aos 100 anos da Teoria da Relatividade, cujos resultados incluem a famosa relação E = D.m.c2. Num reator nuclear, a energia provém da fissão do Urânio. Cada núcleo de Urânio, ao sofrer fissão, divide-se em núcleos mais leves, e uma pequena parte, Dm, de sua massa inicial transforma-se em energia. A Usina de Angra II tem uma potência elétrica de cerca 1350MW, que é obtida a partir da fissão de Urânio-235. Para produzir tal potência, devem ser gerados 4000 MW na forma de calor Q. Em relação à Usina de Angra II, estime a
a) quantidade de calor Q, em joules, produzida em um dia.
b) quantidade de massa Dm que se transforma em energia na forma de calor, a cada dia.
c) massa MU de Urânio-235, em kg, que sofre fissão em um dia, supondo que a massa Dm, que se transforma em energia, seja aproximadamente, 0008 (8x10–4 da massa MU).
Essa relação indica que massa e energia podem se transformar uma na outra. A quantidade de energia E que se obtém está relacionada à quantidade de massa Dm, que "desaparece", através do produto dela pelo quadrado da velocidade da luz (c).
Em um dia, há cerca de 9x104 s
1MW = 106W
10) [UNICAMP] O efeito fotoelétrico, cuja descrição por Albert Einstein está completando 100 anos em 2005 (ano internacional da Física), consiste na emissão de elétrons por um metal no qual incide um feixe de luz. No processo, "pacotes" bem definidos de energia luminosa, chamados fótons, são absorvidos um a um pelos elétrons do metal. O valor da energia de cada fóton é dado por Efóton = hf, onde h = 4 x 10–15 eV.s é a chamada constante de Planck e f é a freqüência da luz incidente. Um elétron só é emitido do interior do metal se a energia do fóton absorvido for maior que uma energia mínima. Para os elétrons mais fracamente ligados ao metal, essa energia mínima é chamada função trabalho W e varia de metal para metal (ver a tabela a seguir).
Considere c = 300.000km/s.
a) Calcule a energia do fóton (em eV), quando o comprimento de onda da luz incidente for 5 x 10–7 m.
b) A luz de 5 x 10–7 m é capaz de arrancar elétrons de quais dos metais apresentados na tabela?
c) Qual será a energia cinética de elétrons emitidos pelo potássio, se o comprimento de onda da luz incidente for 3 x 10–7 m? Considere os elétrons mais fracamente ligados do potássio e que a diferença entre a energia do fóton absorvido e a função trabalho W é inteiramente convertida em energia cinética.
metal W(eV)
césio 2,1
potássio 2,3
sódio 2,8
às 21h06
::: CASSINI-HUYGENS 3D MODEL :::
Tela do programinha 3D da Cassini-Huygens
Quer conhecer melhor os detalhes da sonda Cassini-Huygens? Quer saber os valores da sua massa, tamanho, que instrumentos ela carrega... ?
Então, clique aqui para abrir um modelo tridimensional da sonda produzido em Flash pela ESA (Agência Espacial Européia), originalmente hospedado em http://www.esa.int/SPECIALS/Cassini-Huygens.
Clicando na aba Info você vai encontrar informações gerais sobre massa, comprimento e altura da sonda, dentre outros. E pode escolher ainda se quer ter uma visão superior (view from above) ou inferior (bottom view) da sonda, além de poder girá-la (rotate) em torno de um eixo vertical.
Na aba Model você pode clicar em View block names para visualizar os nomes de cada parte da sonda e, clicando nas setinhas em Structure, pode ainda ver detalhes de cada parte da estrutura da Cassini-Huygens.
às 12h35
::: TOMA LÁ, DÁ CÁ :::
O Sistema Solar possui um enorme anel de objetos feitos de matéria que "sobrou" da sua formação, chamado Cinturão de Kuiper. Este anel orbita o Sol praticamente no mesmo plano das órbitas planetárias e deve ser o berçário de alguns cometas, conforme comentei no post Cometas: Perguntas e Respostas, no dia 14/01/2005.
Acredita-se que todo sistema planetário, ou seja, toda estrela orbitada por planetas e outros objetos, possua o seu próprio Cinturão de Kuiper. A montagem ao lado mostra alguns quadros de uma simulação feita pelo astrônomo Dr. Scott Kenyon e seu grupo que nos mostra a possível evolução temporal da interação gravitacional entre duas estrelas e seus respectivos cinturões de objetos (as estrelas são os pontinhos centrais e os cinturões os anéis coloridos).
É incrível mas a simulação prevê a troca de objetos entre os dois sóis (ou estrelas centrais)!
Se o modelo do Dr. Scott Kenyon estiver certo, é possível que aqui mesmo no Sistema Solar haja objetos extra-solares, capturados pelo Sol numa aproximação com outra estrela há mais ou menos 4 bilhões de anos, época da formação do Sistema Solar, quando o Sol possivelmente estava mais perto de outras estrelas. Da mesma forma, objetos do nosso sistema podem ter ido parar nesta outra estrela, num verdadeiro "toma lá dá cá" de astros, talvez até de planetas!
O primeiro candidato a corpo capturado pelo Sol é Sedna, pequeno astro, menor do que Plutão e situado numa órbita solar bastante oval e mais afastada do Sol do que este. Sedna foi descoberto em meados de novembro de 2003 por astrônomos do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia).
É realmente fantástico o comportamento do Universo. E mais incrível ainda é podermos "brincar de Deus", fazendo simulações em supercomputadores de como o Universo evolui.
Site oficial do Dr. Scott Kenyon e seu grupo: http://cfa-www.harvard.edu/~kenyon.
Simulação completa (em mpg) da interação gravitacional entre duas estrelas e seus cinturões (2.44 Mb): http://cfa-www.harvard.edu/~kenyon/pf/sedna/flyby.mpg.