Trabalho 1 - udesc

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS
FÍSICA PARA ENGENHARIA ELÉTRICA
Prof. José Fernando Fragalli
Trabalho 1
Data de Divulgação: 06/08/2014
Data de Entrega: 20/08/2014
Conceitos de Relatividade
1) Em 1971 quatro relógios atômicos portáteis voaram em aviões a jato, dois no
sentido leste e dois no sentido oeste, a fim de testar as previsões da relatividade
restrita. A descrição completa desta experiência pode ser encontrada na revista
Science, volume 177, página 166 (1972).
a) Considere que o avião que viajou para o oeste manteve uma velocidade
constante de 1500 km/h em relação à superfície; determine o tempo de voo
necessário para que o relógio a bordo perdesse 1,00 s em relação ao relógio padrão
situado em terra. (1,0)
b) No experimento os aviões deram uma volta completa em torno da Terra e a
diferença observada entre os relógios foi de 273 ns; a partir desta informação
determine a velocidade média dos aviões. (1,0)
2) Uma placa metálica muito fina, com um furo de circular de 1,00 m de
diâmetro e centro no eixo y, é mantida paralela ao plano xy e se move no sentido
positivo do eixo y com velocidade constante vy, como mostra a figura abaixo. Uma
régua de 1,00 m de comprimento com a maior dimensão sendo paralela ao eixo x se
move no sentido positivo do eixo x com velocidade v. A placa chega ao plano y = 0
no mesmo instante em que o centro da régua chega à origem do sistema S. Como o
comprimento da régua é menor do que o comprimento de repouso do ponto de vista
dos observadores no sistema S, ela consegue passar pelo furo de 1,00 m de diâmetro
sem qualquer problema. Um paradoxo parece surgir quando nos lembramos de que
para o observador em S’ (o referencial da régua) o diâmetro do furo é menor do que
do que o diâmetro de repouso e, portanto menor do que o comprimento da régua;
assim, a régua não conseguiria passar pelo furo. Resolva este paradoxo e conclua se
a régua consegue ou não passar pelo furo. Caso seja necessário, consulte a revista
American Journal of Physics, volume 30, página 72 (1962). (3,0)
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CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DFIS
Radiação de Corpo Negro
1) Um feixe luminoso de potência 100 W incide sobre um corpo negro de massa
2,00 g durante um tempo de 3,00 horas. O corpo negro se encontra inicialmente em
repouso em uma região do espaço sem gravidade e sem atrito.
a) Determine a energia e o momento linear absorvidos pelo corpo negro. (1,0)
b) Calcule a velocidade do corpo negro no instante em que a luz é desligada.
(1,0)
c) Calcule a energia cinética do corpo negro no instante em que a luz é
desligada; a partir deste resultado explique a razão pela qual esta energia cinética é
menor do que a energia total do feixe luminoso absorvido pelo corpo negro. (1,0)
2) Uma grande cavidade com um orifício muito pequeno mantida a uma
temperatura T constitui uma boa aproximação de um corpo negro ideal. A radiação
só pode entrar ou sair da cavidade através do orifício. A cavidade é um absorvedor
perfeito, uma vez que a radiação que incide sobre o orifício fica presa no interior da
cavidade. Uma cavidade deste tipo está a 200 °C e possui um orifício circular com
diâmetro igual a 0,500 mm. Determine o tempo necessário para que esta cavidade
irradie 100 J de energia através do orifício. (2,0)
Em todas as questões, justifique todos os passos usados.
Respostas sem justificativas não serão consideradas.