FAP2293 - Prova Lab2009

FAP2293 - Prova Lab2009

PROVALABA 04/12/2009

Aluno: N◦ USP: Turma

Avisos:

F Esta prova tem duracao de 120 minutos. F Apos 60 minutos, perguntas nao serao respondidas.

F E permitido o uso de calculadora, mas e proibido o uso de qualquer outro aparelho eletronico.

F Celulares devem permanecer desligados no interior da sala de prova.

F A prova tem 12 questoes de multipla escolha: apenas uma das alternativas e correta.

F Assinale as respostas no quadro abaixo, preenchendo COM CANETA apenas um quadrıculo por questao. Questoes com mais de uma alternativa assinalada serao consideradas erradas.

F Use as folhas de questoes como rascunho. Ao final entregue a prova completa.

RASCUNHO - Leve com voce.

Questao a b c d e Correcao

Total de respostas certas (T)

PROVALABA 04/12/2009

Aluno: N◦ USP: Turma

Avisos:

F Esta prova tem duracao de 120 minutos. F Apos 60 minutos, perguntas nao serao respondidas.

F E permitido o uso de calculadora, mas e proibido o uso de qualquer outro aparelho eletronico.

F Celulares devem permanecer desligados no interior da sala de prova.

F A prova tem 12 questoes de multipla escolha: apenas uma das alternativas e correta.

F Assinale as respostas no quadro abaixo, preenchendo COM CANETA apenas um quadrıculo por questao. Questoes com mais de uma alternativa assinalada serao consideradas erradas.

F Use as folhas de questoes como rascunho. Ao final entregue a prova completa.

Questao a b c d e Correcao

Total de respostas certas (T)

QUESTAO1

Um aluno, realizou um experimento de espectroscopia para determinacao do das raias do atomo de hidrogenio. Para isso ele primeiramente construiu uma curva de calibracao a partir das raias do mercurio (Hg). O grafico e o ajuste estao dados abaixo.

Apos realizar o ajuste, o aluno realizou as medidas para as raias do atomo de hidrogenio, obtendo a seguinte imagem.

d g b a

l(A)

A partir dos dados, determine em qual angulo foi observada cada raia do atomo de hidrogenio (a precisao do espectroscopio didatico e de minutos).

QUESTAO2

A partir da experiencia de espectroscopia do atomo de hidrogenio descrita na questao anterior, pedemse: o valor da constante de Rydberg e os valores das energias dos fotons correspondentes as transicoes 3 − 2 e 6 − 2.

QUESTAO3 Qual das proposicoes a seguir esta correta? a) O conjunto de transicoes {4 − 3, 3 − 2, 5 − 2} emite fotons na regiao do visıvel. b) A radiacao menos energetica do espectro visıvel do atomo de hidrogenio corresponde a transicao 2 − 1. c) O espectro visıvel do atomo de hidrogenio obtem-se quando o eletron, previamente excitado, regressa ao primeiro nıvel de energia. d) As raias do espectro de absorcao do hidrogenio correspondem as radiacoes absorvidas quando o eletron transita de um estado de maior energia para um estado de mais baixa energia. e) No atomo de hidrogenio, transicoes de 4−2 originam uma emissao de energia menor que a transicao de 2 − 1.

QUESTAO4

Ao realizar a experiencia de difracao com fenda dupla utilizando um par de fendas de 61 µm de largura, distantes 152 µm uma da outra, com luz de comprimento de onda λ = 632,8 nm, observam-se 5 franjas claras no maximo central da figura de difracao (vide figura abaixo).

Figura de difracao da fenda dupla.

Sejam s largura de cada franja no anteparo e b a distancia entre as fendas. Se o anteparo esta a D = 101,2±0,1 cm da fenda e a largura da figura com 5 franjas e de x = 21±1 m, e correto afirmar que:

QUESTAO5

Sealterarmosumafendaduplademodoqueadistanciaentreasfendasdobreealarguradecadafenda caia pela metade, mantendo o anteparo a mesma distancia da fenda, a) As franjas de interferencia ficam duas vezes mais largas e os mınimos de difracao nao se alteram. b) As franjas de interferencia ficam duas vezes mais estreitas e os mınimos de difracao se aproximam. c) Os mınimos de difracao se aproximam e o numero de franjas de interferencia diminui. d) Os mınimos de difracao ficam duas vezes mais distantes e as franjas de interferencia duas vezes mais estreitas. e) Os mınimos de difracao ficam duas vezes mais proximos e as franjas de interferencia nao se alteram.

QUESTAO6

O grafico abaixo foi obtido durante o experimento para calcular a constante de Planck e o ajuste foi feito descartando o dado relativo ao LED azul, que possui uma pelıcula que absorve os fotons emitidos pelo semicondutor e os reemite com diferentes energias (e portanto com diferentes frequencias). O que ocorreria com o valor obtido para a constante de Planck e sua incerteza, se o ajuste levasse em conta o ponto referente ao LED azul?

1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6

4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6.0 6,2 6,4 6,6 Gap (eV)

Freqüência (1014 Hz)

LED azul DadosReta médiaReta máximaReta mínima

Grafico do ajuste da constante de Planck aos dados de LEDs a) O valor ajustado para a constante de Planck nao mudaria e sua incerteza aumentaria. b) O valor ajustado para a constante de Planck e sua incerteza aumentariam. c) O valor ajustado para a constante de Planck permaneceria igual e sua incerteza diminuiria. d) O valor ajustado para a constante de Planck diminuiria e sua incerteza permaneceria igual. e) Nenhuma das alternativas anteriores.

QUESTAO7

Considere uma linha de transmissao com 40 km. Esta linha de transmissao quebra em um certo ponto desconhecido. O tecnico designado para o reparo monta um aparato similar ao utilizado na Experiencia 6, ou seja, ele coloca um gerador de ondas retangulares e simetricas e um osciloscopio de armazenamento ligados em serie com a linha de transmissao, como mostrado esquematicamente na figura abaixo.

pulsosGerador de

tempo voltagem 0.0 linha de transmissao

Sabendo que a velocidade de propagacao do pulso nesta linha de transmissao e v = 2c/3, onde c e a velocidade da luz no vacuo, e utilizando as informacoes contidas no grafico tempo × voltagem na figura acima, a que distancia do osciloscopio ocorreu a quebra da linha de transmissao? a) 15 km b) 20 km c) 25 km d) 10 km e) 30 km

QUESTAO8

Da mesma forma que na questao anterior, considere uma fonte de ondas retangulares e simetricas e um osciloscopio de armazenamento ligado em serie com uma linha de transmissao que possui a outra extremidade em aberto. Sabendo que a frequencia da onda gerada pela fonte e 1 kHz, e que a velocidade de propagacao do pulso nesta linha de transmissao e v = 2c/3 , qual seria o comprimento mınimo da linha de transmissao para que o osciloscopio nao detectasse nenhum sinal? (Para o osciloscopio nao detectar nenhum sinal, e necessario que a fase positiva da onda incidente sofra uma interferencia destrutiva com a fase negativa da onda refletida. Considere que a linha de transmissao tem um comprimento mınimo de 5 km.) a) E impossıvel saber com os dados fornecidos. b) 100 km c) 50 km d) 200 km e) Nenhuma das alternativas anteriores, mas e possıvel fazer o calculo com os dados fornecidos.

QUESTAO9

Qual seria a resposta da questao anterior se a outra extremidade da linha de transmissao fosse colocada em curto-circuito? a) 50 km b) 100 km c) 200 km d) E impossıvel saber com os dados fornecidos. e) Nenhuma das alternativas anteriores, mas e possıvel fazer o calculo com os dados fornecidos.

QUESTAO10

No experimento da constante de Planck, utilizando uma rede de difracao com 600 linhas/m, um grupo obteve um angulo de 20,5◦ para o primeiro pico de difracao para um dado LED. Com base nesta informacao, o comprimento de onda obtido vale:

QUESTAO11

I. o valor obtido apresenta um desvio mınimo de 8% com relacao a constante de Planck. Como o valor do desvio esta abaixo de 10%, podemos considerar o experimento como satisfatorio, se considerarmos as condicoes do laboratorio, as aproximacoes realizadas e a baixa quantidade de medidas;

I. o valor obtido nao e compatıvel com o valor aceito, considerando a incerteza da medida. Acreditamos que este desvio seja ocasionado pelas diversas aproximacoes utilizadas e principalmente no metodo subjetivo para obtencao da regressao linear para o grafico V0×f;

I. o valor obtido apresenta um desvio de aproximadamente 27% com relacao ao valor aceito. Acreditamos que este desvio tenha sido ocasionado por diversos fatores na experiencia, como: dificuldade em obter os valores para as frequencias, metodo subjetivo utilizado para tracar a regressao linear e o comportamento anormal do LED azul.

Assinale a alternativa com as discussoes que melhor descrevem o resultado e a experiencia.

a) I e I b) I c) I e I d) I e I e) I, I e I

QUESTAO12

Na experiencia de difracao e interferencia, um grupo de estudantes determinou o diametro de um fio de cabelo utilizando a escala fornecida na ultima pagina do relatorio e seguindo exatamente o procedimento de obtencao sugerido. Entretanto, eles utilizaram um laser de cor verde ao inves do laser fornecido pelo laboratorio. Assinale abaixo a alternativa que discute corretamente este procedimento adotado.

a) A cor do laser ira alterar o padrao de difracao gerado pelo cabelo, entretanto a escala fornecida nao e suficientemente precisa para apresentar qualquer mudanca na medida do diametro do fio de cabelo. b) O padrao de difracao e alterado devido a mudanca do comprimento de onda do laser, de forma que a escala utilizada nao ira reproduzir o diametro do fio de cabelo na proporcao (entre a distancia da fenda ao anteparo e a espessura do fio) sugerida pelo procedimento. c) A cor do laser nao ira influenciar em nada na medida, uma vez que o padrao de difracao e gerado pelo princıpio de Fraunhoffer, que depende unicamente do diametro do fio de cabelo. d) A cor do laser ira alterar o padrao de difracao gerado pelo cabelo, entretanto, para fins didaticos e possıvel obter resultados para a medida do fio de cabelo suficientemente satisfatorios de acordo com as condicoes do experimento e dos equipamentos fornecidos. e) Nenhuma das alternativas anteriores.

Formulario Prova LAB — 04/12/2009

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z = x1 + x2 + · : σ2z = σ21 + σ2 +
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