Questões de Vestibular de Física - Física Atômica e Nuclear

Aceleradores de partículas, como o Large Hadron Colider (LHC), existente na Organização Europeia de Pesquisa Nuclear (CERN), localizado em Genebra na fronteira da Suíça com a França, podem acelerar partículas até velocidades próximas à velocidade da luz.
Pode-se afirmar que a massa de uma partícula que atinge 90% da velocidade da luz é:

Um elétron em um átomo de hidrogênio efetua uma transição entre dois estados cujas energias são
E_i = -0,54 eV e E_f = -3,40 eV.
A frequência da radiação emitida é:

Quando investigava a natureza eletromagnética da luz, em 1887, Heinrich Hertz, estudando a produção de descargas elétricas entre duas superfícies de metal em potenciais elétricos diferentes, observou que uma faísca proveniente de uma superfície gerava uma faísca secundária na outra. Porém essa faísca era difícil de ser vista, então Hertz colocou um obstáculo para impedir que a incidência direta da luz sobre o sistema ofuscasse sua observação. Isso causou uma diminuição da faísca secundária. Depois de uma série de experiências, ele confirmou que a luz pode gerar faíscas elétricas, principalmente a luz ultravioleta. Mais tarde, outros pesquisadores concluíram que a incidência de luz sobre uma superfície metálica faz com que ocorra emissão de elétrons. Einstein, em 1905, desenvolveu uma teoria simples e revolucionária para explicar, então, o efeito fotoelétrico.

A Figura 6 representa esquematicamente um aparato experimental que pode ser usado para produzir e verificar o efeito fotoelétrico. No interior do tubo de vidro transparente, onde há vácuo, encontram-se dois eletrodos metálicos A e B afastados um do outro. Esses eletrodos estão ligados entre si, externamente, através dos elementos representados, simbolicamente, como I e II.



Para que o efeito fotoelétrico seja detectado quando o eletrodo B for iluminado por luz ultravioleta, os elementos I e II devem ser, respectivamente:

Com base nas informações do texto II, considere um circuito elétrico construído conforme a figura que o ilustra, em que uma placa metálica de césio é iluminada por uma onda luminosa, de comprimento 3 × 10^-7 m, cuja função de trabalho do césio (W) é 2,1 eV, e considere, também, a velocidade da luz c = 3 x 10⁸ m/s e a constante de Planck h = 4 ×10^-15 eV.s. A energia cinética dos elétrons, emitidos por esta placa, em (eV), vale

Uma população humana foi acidentalmente exposta à radiação gama, cujas ondas são eletromagnéticas de grande frequência e equivalem a pequenos comprimentos de onda. A exposição foi letal em aproximadamente 20% da população, e os sobreviventes foram monitorados por equipe médica especializada durante décadas.
Sobre os efeitos da radiação sobre os indivíduos envolvidos nesse acidente, é CORRETO afirmar:

Alguns exames hospitalares se baseiam na observação de uma radiografia. Esses exames ainda são bastante utilizados devido ao fato de serem de baixo custo. Numa radiografia, uma “fotografia” é tirada de algumas partes do corpo humano, utilizando para isso um feixe de raios X, que é uma radiação ionizante. Um médico- pesquisador interessado nas características dos raios X resolve fazer um experimento em que ele radiografa a sua mão com sua aliança de ouro em um dos dedos. Com relação à imagem revelada no filme, o pesquisador conclui o seguinte:

Tendo como base o texto acima, julgue a validade das afirmações abaixo considerando desprezível a massa total dos átomos de hidrogênio e que o nanocarro seja alimentado com microondas (5x10⁸ hz).
I. É necessário que o nanomotor absorva 11 fótons para que ele, partindo do repouso, atinja a velocidade de 1,1 m/s.
II. A interação eletrostática entre os átomos constituintes do nanocarro e a superfície de ouro fica reduzida por causa da solução de tolueno, quando comparado ao vácuo.
III. Supondo que a força produzida pelo nanomotor seja constante, contínua e paralela ao deslocamento e que, absorvendo 2 fótons, o nanocarro se desloque 3,3 nanômetros, a força desenvolvida pelo nanomotor é de 2x10^-26 N.
Assinale a alternativa CORRETA:

Um estudante de Física adquiriu duas fontes de luz laser com as seguintes especifcações para a luz emitida:



Sabe-se que a fonte I emite fótons por segundo, cada um com energia e que a fonte II emite fótons por segundo, cada um com energia

Considerando-se essas informações, é CORRETO afrmar que

Para pequenas energias de excitação, o deslocamento relativo x (Å) dos átomos de uma molécula diatômica pode ser descrito como um oscilador harmônico, com sua energia potencial U ( x) dada pelo gráfico abaixo.



Tendo em vista as explicações, a função U ( x ) que descreve a energia potencial, em elétrons-volt (eV), e a constante elástica em eV/Ų são, respectivamente,

Um reator nuclear é um equipamento no qual se processam reações de fissão nuclear. Em uma usina nuclear, em que se­quência ocorrem as transformações de energia e qual isótopo é comumente usado como combustível nuclear?

O desenvolvimento da geração de energia por fusão nuclear tem sido lento e difícil, porém existe uma esperança de que esse processo seja fundamental como fonte de energia para as futuras gerações. Nele, dois núcleos leves se fundem para formar um novo elemento. Reações como essa ocorrem no interior do Sol e se constituem na sua principal fonte de geração de energia.
Por exemplo, quando, o trítio e o deutério (isótopos do hidrogênio) se combinam, formam um núcleo de hélio e um nêutron, cada um deles com grande energia cinética, a qual é transformada em calor e aproveitada para gerar energia elétrica.



Para a reação nuclear de fusão representada acima, a soma das massas dos produtos da reação