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Questão 2

UNICAMP 2015
Física

(UNICAMP - 2015) Movimento browniano é o deslocamento aleatório de partículas microscópicas suspensas em um fluido, devido às colisões com moléculas do fluido em agitação térmica.

a) A figura abaixo mostra a trajetória de uma partícula em movimento browniano em um líquido após várias colisões. Sabendo-se que os pontos negros correspondem a posições da partícula a cada 30 s, qual é o módulo da velocidade média desta partícula entre as posições A e B?

b) Em um de seus famosos trabalhos, Einstein propôs uma teoria microscópica para explicar o movimento de partículas sujeitas ao movimento browniano. Segundo essa teoria, o valor eficaz do deslocamento de uma partícula em uma dimensão é dado por large l = sqrt{ 2 , D , t}, onde large t é  o tempo em segundos e large D = kT/r é o coeficiente de difusão de uma partícula em um determinado fluido, em que large k = 3 	imes 10^{-18} , mathrm{m^3 /sK}large T é a temperatura absoluta e large r é o raio da partícula em suspensão. Qual é o deslocamento eficaz de uma partícula de raio r = 3 µm neste fluido a T = 300 K após 10 minutos?

 

Gabarito:

Resolução:

a) O deslocamento vetorial é dado pelo módulo da reta formada entre os pontos A e B:

|d|^2=30^2+40^2Rightarrow |dD= 50mu m

O intervalo de tempo será:

Delta t = 10cdot 30 = 300s

|v_M|=frac{Delta S}{Delta t}=frac{50cdot 10^{-6}}{300}=frac{5}{3}cdot10^{-7}m/s

b) Segundo o enunciado l=sqrt(2Dt)

D = frac{kT}{r}=frac{3cdot 10^{-18}cdot 300}{3cdot 10^{-6}}m^2/s\D=3cdot10^{-10}m^2/s\t=10min=600s\	herefore l = sqrt(2cdot 3cdot10^{-10}cdot600)=6cdot10^{-4}m

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