Lição de casa da aula: Energia Cinética Relativística Física • 9º Ano

Nesta atividade, nós vamos praticar a calcular a energia cinética relativística de objetos maciços que se deslocam em relação a um observador.

Questão 1

O gráfico representa a energia cinética, EK, em função da velocidade, 𝑣, de dois objetos, 𝐴 e 𝐵. A energia cinética relativista do objeto 𝐴 está representado pela linha vermelha, enquanto a energia cinética clássica do objeto 𝐵 está representada pela linha azul. O objeto 𝐴 tem uma massa em repouso 𝑚 e o objeto 𝐵 tem uma massa em repouso 𝑚. A velocidade da luz, 𝑐, é definida como sendo 1.

Qual é o objeto tem maior massa em repouso?

  • AO objeto 𝐵
  • BO objeto 𝐴

A uma velocidade de 0,8𝑐, a energia cinética clássica do objeto 𝐵 tem o mesmo valor da energia cinética relativista do objeto 𝐴. A fórmula 𝑚=2𝑚1𝑣+1𝑣𝑣1𝑣 pode ser utilizada para determinar a massa em repouso do objeto 𝐵 a partir da massa em repouso do objeto 𝐴, em que 𝑣=0,8𝑐. Se 𝑚=1 kg, qual é a massa em repouso do objeto 𝐵?

  • A6216 kg
  • B1225 kg
  • C7516 kg
  • D2524 kg
  • E2512 kg

Questão 2

Um próton é acelerado em um acelerador linear de partículas até uma velocidade de 0,5𝑐. A massa de repouso de um próton é 1,67×10 kg. Qual é a energia cinética relativística do próton? Ignore a gravidade da Terra. Dê sua resposta para três números significativos.

  • A2,33×10 J
  • B5,01×10J
  • C6,23×10J
  • D1,74×10 J
  • E2,13×10 J

Questão 3

Uma nave espacial se move a uma velocidade de 0,1𝑐 em relação à Terra. A massa de repouso da nave espacial é 200‎ ‎000 kg. Qual é a energia cinética relativística da nave espacial no referencial de repouso da Terra? A nave espacial está longe o suficiente da Terra, de modo que o efeito da gravidade da Terra possa ser ignorado. Dê sua resposta para três números significativos.

  • A9,07×10 J
  • B2,00×10 J
  • C1,81×10 J
  • D1,82×10 J
  • E9,73×10 J

Questão 4

Duas naves espaciais estão se movendo no espaço profundo. A energia cinética relativística da nave A em relação à nave B é 4,51×10 J. A velocidade da nave espacial A em relação à nave B é 0,05𝑐. Qual é a massa da nave espacial A? Dê sua resposta para três números significativos.

Questão 5

Um elétron é acelerado em um acelerador linear de partículas até uma velocidade de 0,99𝑐. A massa de repouso de um elétron é 511/𝑐KeV. Qual é a energia cinética relativística do elétron? Ignore a gravidade da Terra. Dê sua resposta em quilo-elétron-volts (KeV) para 3 algarismos significativos.

Questão 6

Um cubo metálico com massa em repouso de 2 kg move-se a uma velocidade de 0,2𝑐 em relação a um observador.

Qual seria a energia cinética clássica do cubo em relação ao observador? Apresente a resposta com 2 algarismos significativos.

  • A3,7×10 J
  • B7,2×10 J
  • C9,0×10 J
  • D1,8×10 J
  • E3,6×10 J

Qual é a energia cinética relativista do cubo em relação a um observador? Apresente a resposta com 3 algarismos significativos.

  • A2,12×10 J
  • B3,71×10 J
  • C1,84×10 J
  • D2,01×10 J
  • E7,50×10 J

Qual é a diferença entre a energia cinética relativista e a energia cinética clássica do cubo? Apresente a resposta com 3 algarismos significativos.

  • A1,76×10 J
  • B1,12×10 J
  • C1,80×10 J
  • D1,97×10 J
  • E3,90×10 J

Questão 7

O gráfico representa a energia cinética relativista, 𝐸, de um objeto em função da velocidade, 𝑣, do objeto, em que a velocidade da luz, 𝑐, é definida como 1. O objeto tem uma massa em repouso de 1 kg. Qual das seguintes afirmações explica como é que o gráfico mostra que é impossível acelerar um objeto maciço à velocidade da luz?

  • AA energia cinética relativista de um objeto não pode exceder 𝑚𝑐, o que no gráfico tem um valor de 1.
  • BO gráfico é assintótico em 𝑣=1. Isto significa que por forma a acelerar um objeto maciço até à velocidade da luz, teria que lhe ser dado uma quantidade infinita de energia cinética.
  • CO gráfico é assintótico em 𝑣=1. Isto significa que o objeto teria que ter uma massa imaginária para poder viajar à velocidade da luz.
  • DO gráfico é assintótico em 𝑣=1. isto significa que o objeto teria que ter uma massa negativa para poder viajar à velocidade da luz.

Questão 8

Um positrão move-se ao longo de um acelerador de partículas com uma velocidade de 0,998𝑐. A sua energia cinética relativista é de 7‎ ‎570 KeV. Qual é a massa do positrão? Apresente a resposta em KeV/𝑐 com três algarismos significativos.

  • A339/𝑐KeV
  • B354/𝑐KeV
  • C479/𝑐KeV
  • D511/𝑐KeV
  • E452/𝑐KeV

Questão 9

O gráfico mostra ambas a energia cinética clássica e a cinética relativista de um objeto em função da sua velocidade. O objeto tem uma massa em repouso de 1 kg e as unidades de distância e tempo foram escolhidas tal que a velocidade da luz, 𝑐, toma o valor 1. A linha azul representa a energia cinética clássica do objeto e a linha vermelha representa a energia cinética relativista do objeto.

É a energia cinética clássica ou a energia cinética relativista do objeto maior do que a velocidade de 0,6𝑐?

  • AA energia cinética clássica é maior.
  • BA energia cinética relativista é maior.

Qual das seguintes afirmações é verdadeira?

  • AA energia cinética relativista do objeto é maior do que a energia cinética clássica a qualquer velocidade não nula.
  • BA energia cinética clássica do objeto é maior do que a energia relativista do objeto para velocidades maiores do que 0,2𝑐. Para velocidade inferiores a 0,2𝑐, a energia cinética clássica e a energia cinética relativista são iguais.
  • CA energia cinética relativista do objeto é maior do que a energia clássica do objeto para velocidades maiores do que 0,2𝑐. Para velocidades inferiores a 0,2𝑐, a energia cinética relativista e a energia cinética clássica são iguais.
  • DA energia cinética clássica do objeto é maior do que a energia relativista do objeto a qualquer velocidade não nula.

Qual é o valor da energia cinética clássica do objeto para 𝑣=1𝑐?

Qual é o valor da energia cinética relativista do objeto para 𝑣=1𝑐?

  • A0
  • B10
  • C1
  • D0,5
  • EInfinita

Questão 10

O gráfico mostra a energia cinética relativista, 𝐸K, dependente da velocidade, 𝑣, de três objetos A, B e C. A curva vermelha representa a energia cinética relativista do objeto A, a curva azul representa o objeto B e a curva verde o objeto C. Os objetos A, B e C têm massa de repouso de 𝑚A, 𝑚B e 𝑚C, respetivamente. A velocidade da luz, 𝑐, é definida ser 1.

Qual dos objetos tem maior massa de repouso?

  • AObjeto C
  • BObjeto A
  • CObjeto B

Para o objeto B, em 𝑣=0,6, 𝐸=0,5K. Qual é o valor de 𝑚B?

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