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Questão FC714524

O efeito fotoelétrico tem uma grande importância na vida cotidiana das pessoas, uma vez que a energia gerada por esse fenômeno físico é transformada em outras modalidades de energi

Oscilações (inclui Movimento Harmônico Simples)

VUNESP · 2025

O efeito fotoelétrico tem uma grande importância na vida cotidiana das pessoas, uma vez que a energia gerada por esse fenômeno físico é transformada em outras modalidades de energia, elétrica, luminosa, mecânica etc., que movimentam os mais diversos dispositivos a serviço do homem.

 

Considere-se um sistema ideal composto de uma mola elástica, de constante de elasticidade k, a qual está preso um corpo que pode oscilar sobre uma superfície horizontal e lisa. Faz-se incidir, sobre o corpo, um feixe de luz monocromática, num total de 2,0 · 1015 fótons, de frequência 4,0 · 1014 Hz. A energia é totalmente absorvida pelo corpo em repouso, o que faz com que ele se desloque de sua posição inicial de repouso até uma distensão máxima de 4,0 mm.

 

A constante de Planck é adotada com o valor 6,6 · 10–34 J.s.

 

O valor da constante k deve ser, em N/m, de

  1. 72.
  2. 66.
  3. 90.
  4. 132.
  5. 144.
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Gabarito

B

Comentário do professor

Calcule primeiro a energia de cada fóton: \(E_f = h\,f = 6{,}6\times10^{-34}\times4{,}0\times10^{14}=2{,}64\times10^{-19}\) J.

Multiplicando pelo número de fótons obtemos a energia total absorvida: \(E_{tot}=N\,E_f=2{,}0\times10^{15}\times2{,}64\times10^{-19}=5{,}28\times10^{-4}\) J.

Essa energia transforma-se em energia potencial elástica na máxima distensão \(x=4{,}0\) mm \(=4{,}0\times10^{-3}\) m, segundo \(E_{tot}=\tfrac{1}{2}k x^2\).

Isolando \(k\): \(k=\dfrac{2E_{tot}}{x^2}=\dfrac{2\times5{,}28\times10^{-4}}{(4{,}0\times10^{-3})^2}=66\) N/m.

Portanto, a constante elástica é 66 N/m, conforme a alternativa correta.

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