Questões Militares Sobre física atômica e nuclear em física

O hidrogênio é um elemento químico que participa da composição de diversas substâncias de nosso cotidiano. Foi descoberto no ano de 1766 pelo físico-químico francês Henry Cavendish e é um elemento com características peculiares sendo, uma delas, não possuir nêutron em seu núcleo atômico. Portanto, o átomo de hidrogênio é formado basicamente por um próton e um elétron. Admita que a distância média entre o próton e o elétron no átomo de hidrogênio seja igual a d e a força de atração entre essas duas partículas seja igual a F.
Imagine que, de forma hipotética, fosse criado em laboratório um átomo semelhante ao hidrogênio, com um próton e um elétron, mas com uma distância 2d entre eles.
É CORRETO afirmar que, nesse átomo hipotético, a força de atração F’ entre o próton e o elétron comparada ao átomo de hidrogênio seria de:

"Às margens de um afluente do Rio Araguari, a duas horas de barco da Serra do Navio, no Amapá, se esconde a mais recente descoberta geológica do país: a primeira reserva de torionita, um minério com alto índice de tório - elemento químico radioativo usado na fabricação de bombas. [...] Além de apresentar uma concentração de 75% de tório, a torianita é composta ainda por 7,8% de urânio, outra substância química utilizada na indústria nuclear". (Fonte: Correio Brasiliense - 09/05/2006).
Na série radioativa natural do Urânio, o 238U92 emite uma partícula alfa (4 α2) mais radiação gama, produzindo um novo átomo X.
O número de massa e o número atômico, respectivamente, deste átomo X, gerado pela desintegração do 238U são representados, nessa ordem, em

Niels Bohr foi o cientista que aperfeiçoou o modelo atômico de Rutherford. Pela sua proposta, o átomo apresenta os elétrons girando em órbitas circulares ao redor do pequeno núcleo. Também, segundo sua teoria,

O gráfico a seguir representa a energia cinética máxima (E) dos elétrons ejetados por uma placa metálica em função da frequência (f) da radiação incidente sobre a placa.


A respeito desses dados é correto afirmar que

O divertimento preferido do povo brasileiro é, de longe, o futebol. Nos tempos atuais, tudo tem sido feito para que a hegemonia do futebol seja mantida sobre os demais esportes, em termos de atividade profissional, o show business. O uniforme dos atletas é um dos fatores a chamar atenção, até porque o público acostumou-se a consumir as camisetas, e até os outros itens dos uniformes, de seus times preferidos. Neste particular, estão se destacando os uniformes pretos adotados por várias equipes. Uma camisa preta se destaca

   No ano de 2023, o modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr completará 110 anos. O físico utilizou a estrutura do modelo planetário de Rutherford e incluiu algumas ideias propostas por Max Planck. Bohr postulou que os elétrons ocupariam apenas determinadas órbitas circulares ao redor do núcleo. Nestas órbitas, que foram denominados estados estacionários ou níveis de energia, os elétrons poderiam girar indefinidamente sem perder energia e, portanto, sem emitir radiação. Tais órbitas, que foram caracterizadas com um número quântico n, podiam assumir valores inteiros e uma energia específica para cada nível. Na figura apresenta-se um diagrama com os níveis de energia, em elétron-volts (eV), para o átomo de hidrogênio. Quando um elétron que ocupa o nível n = 3 retorna para o n = 1 (estado fundamental), emite um fóton cujo valor da frequência será de _______ Hz.
      Adote o valor da constante de Planck igual a 4 . 10^-15 eV/s.
Assinale a alternativa que completa a lacuna acima. 

Um feixe de elétrons incide dentro de uma câmara retangular, cuja largura, comprimento e altura são medidas sob as coordenadas x, y e z, respectivamente. No referencial adotado no experimento, o feixe é lançado a partir do ponto (0,0) de um plano horizontal em z = 0, com uma velocidade inicial v₀ = (V_oxi + V_oyj)) m/s, onde i e j são os vetores unitários nas direções x e y, respectivamente, e com componentes V_ox € V_oy positivas. Dentro da câmara, o feixe está sujeito à interação com um campo elétrico e um campo magnético, representado pelos vetores E = (E₁i - E₂j ) N/C e B= (B₁i + B₂j) T, sendo os subíndices 1 e 2 associados às componentes vetoriais dos campos nas direções x e y do referencial do experimento e os sinais relacionados à orientação dos campos. A intensidade e a orientação dos campos E e B é invariável dentro da câmara, e ao longo do plano xy o objeto está sujeito apenas às forças que decorrem da interação da carga com esses campos (a força gravitacional é desprezível sobre a massa do elétron m_e). Assinale a opção que apresenta a largura mínima da câmara △x_min (medida em relação ao eixo x), em metros, para evitar que ocorra colisão entre o feixe de elétrons e as laterais da câmara que são perpendiculares ao eixo x.
Dado: |e] é o módulo da carga do elétron. 

A soma das taxas de decaimento de todos os radionuclídeos presentes em uma amostra é chamada de atividade da amostra. Qual a unidade de atividade no S.I?  

Átomos radioativos tendem a apresentar instabilidade, podendo emitir partículas alfa (α), beta (β) e raios gama (γ). Existem determinados átomos que podem apresentar decaimentos em duas etapas, como é o caso do césio-137, que se transforma em bário-137 da seguinte forma:

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que, respectivamente, completa corretamente os espaços indicados pelo símbolo de interrogação (?) que representam duas etapas do decaimento do césio-137.

O ozônio (O₃) é naturalmente destruído na estratosfera superior pela radiação proveniente do Sol.

Para cada molécula de ozônio que é destruída, um átomo de oxigênio (O) e uma molécula de oxigênio (O₂) são formadas, conforme representado abaixo:

Sabendo-se que a energia de ligação entre o átomo de oxigênio e a molécula O₂ tem módulo igual a 3,75 eV, então o comprimento de onda dos fótons da radiação necessária para quebrar uma ligação do ozônio e formar uma molécula O₂ e um átomo de oxigênio vale, em nm,

As linhas horizontais indicadas na figura representam os níveis de energia de um elétron de um átomo de hidrogênio e as setas verticais, numeradas de I a III, possíveis transições que podem ocorrer entre esses níveis quando o átomo emite um fóton de comprimento de onda λ.

Está de acordo com a teoria quântica a seguinte relação:

Analise a figura abaixo.

Na figura acima, a linha pontilhada mostra a trajetória plana de uma partícula de carga -q = -3,0 C que percorre 6,0 metros, ao se deslocar do ponto A, onde estava em repouso, até o ponto B, onde foi conduzida novamente ao repouso. Nessa região do espaço, há um campo elétrico conservative, cujas superfícies equipotenciais estão representadas na figura. Sabe-se que, ao longo desse deslocamento da partícula, atuam somente duas forças sobre ela, onde uma delas é a força externa, F_ext. Sendo assim, qual o trabalho, em quilojoules, realizado pela força F_ext no deslocamento da partícula do ponto A até o ponto B?

Com um certo material, cujas camadas atômicas interdistam de uma distância d, interage um feixe de radiação que e detectado em um angulo θ conforme a figura. Tal experimento e realizado em duas situações: (I) o feixe é de raios X monocromáticos, com sua intensidade de radiação medida por um detector, resultando numa distribuição de intensidade em função de θ , com valor máximo para θ = α, e (II) o feixe e composto por elétrons monoenergéticos, com a contagem do número de elétrons por segundo para cada ângulo medido, resultando no seu valor máximo para θ = β. Assinale a opção com possíveis mudanças que implicam a alteração simultânea dos ângulos α e β medidos.

Analise a figura abaixo.

Um elétron com energia cinética de 1,000MeV colide com um pósitron em repouso. As duas partículas se aniquilam emitindo dois fótons, conforme a figura acima. Qual é a energia de cada fóton?

Dados: massa do elétron m = 9,109x10^-31kg, carga do elétron e = 1,602x10^-19C, velocidade da luz c = 2,998x10⁸m / s .

Um átomo de um elétron possui os níveis de energia de seus estados ligados, dados pela figura a seguir. 
    
Dado: energia de Rydberg Ry=13,6eV
O núcleo desse átomo é: 

Observe o gráfico a seguir.

Num experimento para estudar o efeito fotoelétrico em um dado metal, varia-se a frequência da luz incidente sobre o metal e mede-se o potencial negativo necessário para reduzir a corrente fotoelétrica a zero (o chamado potencial de frenagem). O gráfico acima mostra o resultado do experimento para o caso desse metal. Sendo assim, pode-se afirmar que a função trabalho, em eV, é:

Dado: constante de Planck h=4,14x l0^-15e V • s

Um raio X com comprimento de onda 0,300Ã é espalhado por um elétron e sofre um desvio de 60° em relação a sua direção de incidência. Sendo assim, o aumento percentual em seu comprimento de onda é de

Dado: Comprimento de onda de Compton do elétron=2,43.10^-12m

A incerteza mínima na energia de um estado excitado de um átomo é uma grandeza conhecida como largura natural do estado. Se a vida média de um dado estado excitado de um átomo é de 10^-8s, sua largura natural, em eV, é

Dado: ^{h= 6,58.10-16 e V.s}

A reação de núcleo de fissão nuclear em cadeia inicia-se quando um núcleo de ₉₂U²³⁵ _{absorve um nêutron, tornando-se instável,fundindo-se e liberando três nêutrons. Os núcleos resultantes da fusão iniciam, então, uma série de decaimentos beta, num processo cujos produtos finais são os núcleos estáveis 60}Nd¹⁴³ _{e 40}Zr⁹⁰ _{. O numero total de partículas beta liberadas no processo de conversão de 92U}²³⁵_{em 60}Nd¹⁴³ e ₄₀Zr⁹⁰ é