INSTITUTO DE FÍSICA DA USP

2º. SEMESTRE DE 2007

Física Moderna 1 – FNC 0375 – períodos diurno e noturno

20. trabalho extra-classe – peso 1

Profa. Mazé Bechara

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Data limite de entrega:  13 de setembro (quinta-feira) -  até 8h20 para alunos do  diurno e 21h20 para alunos do noturno

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6Obs. A data de entrega deste TEC é posterior à da 1ª prova. Mas os temas serão avaliados na prova, o que torna altamente recomendável trabalhar nas questões antes da prova.

                                                                       

questão 1.             Íons positivos e suas aplicações.

              Um feixe de íons positivos (+e) e massas diferentes (m e m’) são acelerados a partir do repouso por uma diferença de potencial eletrostática V. Depois de aceleradas em V entram  em uma região do espaço onde há exclusivamente um campo magnético uniforme de intensidade constante B, na direção normal ao plano do movimento dos íons.

(a)         Mostre que: se os íons entrarem na região do campo magnético na direção do eixo x positivo, com x=0 na entrada do campo magnético, em cada instante posterior à entrada na região de campo B o valor da coordenada y está relacionada com a coordenada x pela expressão: y=Bx2[q/8mV]1/2, para pequenas deflexões dos íons. Faça um esquema que mostre os campos elétrico e magnético,  o feixe e os eixos y e x.

(b)         Discuta se esse tipo de arranjo pode ser usado como um “separador de isótopos”, ou seja, um instrumento que permita medir a massa  de diferentes isótopos.

Obs: Isótopos são as massas diferentes de um mesmo elemento químico.

QUESTÃO 2. A radiação eletromagnética por efeito de temperatura. 

     O filamento de uma lâmpada de tungstênio de 40W se mantém a uma temperatura de 3300K.

              (a) Determine o comprimento de onda mais provável (em angstrons) emitido pela lâmpada, e a intensidade da radiança por angstron nocomprimento de onda mais provável, em duas situações: supondo que ela é um corpo negro e que ela tem um coeficiente de  emissão de 2/3.  Justifique.

             (b) Esboce, no mesmo sistema de eixos e nas mesmas escalas, os gráficos da radiança espectral (intensidade da radiação eletromagnética emitida por intervalo de comprimento de onda) versus o comprimento de onda do filamento, nas duas condições: supondo que o tungstênio seja um corpo negro e que tenha um coeficiente de emissão de 2/3. Indique claramente nos gráficos as grandezas calculadas no item anterior.  

            (c) Determine a intensidade total (em J/m2s) de radiação emitida pelo filamento, supondo: que ele é um corpo negro e que o coeficiente de emissão de 2/3.                 (d) Indique no gráfico: a região da luz visível (4000 a 7000 angstrons), a intensidade total da radiação emitida pelo filamento, e a intensidade de radiação visível emitida pelo filamento.

            (e) Qual é a grandeza sobre a qual se paga a conta de luz? Comente se o custo da lâmpada de tungstênio acesa, que tem como função iluminar, faz dela um sistema de bom custo-benefício.