Física1ª sérieBNCC EM13CNT301Difícil⏱ longo

Em um experimento do efeito fotoelétrico mediram-se a frequência f (Hz) da luz incidente e a respectiva tensão…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT301

Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Em um experimento do efeito fotoelétrico mediram-se a frequência f (Hz) da luz incidente e a respectiva tensão de parada V0 (V): (6,00×10^14, 0,28), (6,50×10^14, 0,49), (7,50×10^14, 0,90), (9,00×10^14, 1,53). Use a relação e·V0 = h·f - f, com e = 1,60×10^-19 C. A partir de ajuste linear dos dados, determine o valor de h (J·s) e da função trabalho f (em J e em eV). Descreva o procedimento e mostre cálculos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: 1) Ajuste linear: V0 = (h/e)·f + b, onde b = -f/e. Estime a inclinação m ˜ ?V0/?f usando os pontos extremos: m = (1,53 - 0,28) / (9,00×10^14 - 6,00×10^14) = 1,25 / 3,00×10^14 = 4,1667×10^-15 V·s. 2) Calcule h: h = m·e = 4,1667×10^-15·1,60×10^-19 = 6,667×10^-34 J·s. 3) Determine o intercepto b usando um ponto, por exemplo (f = 6,00×10^14 Hz, V0 = 0,28 V): b = V0 - m·f = 0,28 - (4,1667×10^-15·6,00×10^14) = 0,28 - 2,50 = -2,22 V. 4) Função trabalho f em joules: f = -b·e = 2,22·1,60×10^-19 = 3,55×10^-19 J. Em elétron-volts: f = 2,22 eV. 5) Explique que o ajuste linear (mínimos quadrados) fornece m = h/e e b = -f/e; discuta fontes de erro (ruído nas medições de V0, precisão das frequências, calibração do voltímetro) e apresente incertezas obtidas por regressão linear se solicitado.

Explicação

O procedimento envolve a aplicação da relação linear entre a tensão de parada e a frequência da luz, permitindo determinar a inclinação e o intercepto da reta, que correspondem a constantes físicas importantes. O cálculo da constante de Planck e da função trabalho é realizado utilizando os dados experimentais, garantindo que as unidades estejam corretamente convertidas. A discussão sobre fontes de erro e incertezas é essencial para validar a precisão dos resultados obtidos.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

efeito fotoelétrico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

efeito fotoelétrico · ajuste linear de dados

📚 Reveja

Revisar a relação entre frequência, tensão de parada e a constante de Planck.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre a frequência e a tensão de parada, não aplicando corretamente a fórmula para encontrar o valor de h.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

Questões parecidas com resolução

Todas as questões de Metodologia Científica e Experimentação

🔎 Procurar outra questão

Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.

Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog