— Se os tres LEDs do painel consomem a mesma potencia, por que o contador nao marca o mesmo numero de fotons?…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
— Se os tres LEDs do painel consomem a mesma potencia, por que o contador nao marca o mesmo numero de fotons? — perguntou um visitante no museu de ciencias. O monitor do experimento informa que cada LED emite potencia optica de 3,0 mW, mas com comprimentos de onda diferentes: vermelho (650 nm), verde (530 nm) e azul (470 nm). Ao lado, um texto orienta que a energia de um foton pode ser estimada por E = h*c/lambda, com h = 6,6 x 10^-34 J*s e c = 3,0 x 10^8 m/s. A equipe quer colocar um aviso curto, usando uma comparacao do cotidiano, para explicar ao publico como a cor pode afetar a contagem de fotons quando a potencia (energia por segundo) e mantida fixa. Com base nas informacoes do texto, identifique a comparacao que melhor comunica ao publico por que, mantendo a mesma potencia, a luz azul tende a produzir menor numero de fotons por segundo que a vermelha.
- A) Comparar a situacao a 100 reais por segundo em moedas de 1 e em notas de 5: o conjunto com notas de 5 entrega mais dinheiro por segundo.
- B) Comparar a situacao a 100 reais por segundo em moedas de 1 e em notas de 5: a contagem depende apenas do tempo, nao do valor de cada peca.
- C) Comparar a situacao a 100 reais por segundo em moedas de 1 e em notas de 5: o numero de pecas por segundo e igual, pois o total e igual.
- D) Comparar a situacao a 100 reais por segundo em moedas de 1 e em notas de 5: notas maiores implicam menos pecas por segundo.
- E) Comparar a situacao a 100 reais por segundo em moedas de 1 e em notas de 5: notas maiores implicam mais pecas por segundo.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Relação central. A potência é a energia emitida por segundo: P = N x E, em que N é o número de fótons por segundo e E é a energia de cada fóton. Logo, N = P / E. Com P fixa, quanto maior a energia de cada fóton, menor o número de fótons por segundo.
- Energia do fóton. Usando E = h x c / lambda, a luz azul (470 nm) tem E = (6,6 x 10^-34 x 3,0 x 10^8) / (470 x 10^-9), cerca de 4,2 x 10^-19 J. A luz vermelha (650 nm) tem E cerca de 3,1 x 10^-19 J. Ou seja, o fóton azul carrega mais energia, pois o comprimento de onda é menor.
- Número de fótons. Com 3,0 mW = 3,0 x 10^-3 J/s, o azul emite cerca de 7,1 x 10^15 fótons por segundo e o vermelho cerca de 9,8 x 10^15. Como o azul tem fótons mais energéticos, ele produz menos fótons por segundo.
- Analogia correta. Comparar com 100 reais por segundo pagos em moedas de 1 real e em notas de 5 reais: o valor total é o mesmo, mas cada nota vale mais, então são necessárias menos notas. Assim, peças de maior valor implicam menos peças por segundo, como o fóton azul (mais energia) implica menos fótons. Alternativa D: correta.
- Por que as outras estão erradas. A: fala em dinheiro total por segundo, que é igual nos dois casos, e não em quantidade de peças. B: ignora que o valor de cada peça influencia a contagem. C: supõe que total igual implica quantidade igual de peças, o que não vale quando as peças têm valores diferentes. E: inverte a relação, dizendo que peças maiores geram mais peças por segundo.
💡 Dica: Use a analogia do dinheiro para entender a relação entre energia e número de fótons.
Alternativa por alternativa
Confunde a quantidade de peças com o valor total entregue; o aluno pensa que as notas de 5 entregam mais dinheiro por segundo, quando o total fixado é 100 reais nos dois casos.
Por que engana: Confundir que a mesma potência implica o mesmo número de fótons independentemente da energia de cada fóton.
Acredita que a contagem depende só do tempo e não do valor de cada peça, ignorando que a energia por fóton (como o valor por peça) controla quantas unidades cabem na potência fixa.
Supõe que, se o total é igual, o número de peças também é igual, sem considerar que peças de valores diferentes produzem quantidades diferentes para o mesmo total.
Potencia fixa e como dinheiro por segundo; cada foton azul tem mais energia (como nota maior), entao sao necessarios menos fotons por segundo.
Inverte a proporcionalidade: acredita que peças de maior valor geram mais unidades por segundo, quando com potência fixa a quantidade é inversamente proporcional ao valor de cada peça.
Raio-X da questão
energia de fótons e potência
avaliacao
energia de fótons · potência e frequência
estude a relação entre energia, frequência e número de fótons
Confundir que a mesma potência implica o mesmo número de fótons independentemente da energia de cada fóton.
pensamento_critico
cientifico
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🔎 Resolver outra questão
Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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