Questões de Concurso sobre Física

No amplificador logarítmico do circuito abaixo, foi utilizado um resistor R₁=10Ω.

Considerando ln 2 ≈ 0,7 e sabendo que V₀=log₂ V_i, o valor aproximado de R₂ é

Um dos isótopos de radônio existentes é integrante da série de decaimento do U-238. Trata-se de um radionuclídeo que decai por emissão alfa e possui grande importância radiobiológica, pois pode ser incorporado pelo organismo por inalação, depositando dose diretamente nos pulmões.

Na série em que esse radônio se encontra, o pai da série é o U-238, que também decai por alfa, transmutando-se sucessivamente até a formação do radônio (vide figura).

Considerando que a linha vertical representa uma transmutação alfa e a linha diagonal uma transmutação beta menos (β- ), assinale a opção que apresenta a melhor representação para o radônio pertencente à série do U-238.

A interação de fótons com a matéria é regida por três processos principais. A probabilidade de ocorrência de cada um desses processos é função da energia do fóton incidente e do número atômico (Z) do material absorvedor, conforme ilustrado de forma esquemática no gráfico abaixo.

Considerando o gráfico, onde as regiões (I), (II) e (III) representam a dominância de um dos processos de interação, assinale a opção que identifica corretamente o mecanismo predominante em cada uma delas.

A radioatividade é um fenômeno fundamental em diversas áreas da ciência e tecnologia, como: saúde, indústria, pesquisa e segurança nuclear. Seu estudo envolve conceitos essenciais sobre a transformação espontânea de núcleos instáveis e o comportamento estatístico desses processos. Com base nesses conceitos, analise as afirmativas a seguir:

I. A taxa de transformações nucleares de átomos instáveis em um determinado instante é denominada Atividade (A). No Sistema Internacional de Unidades, a atividade é medida em becquerel (Bq), unidade equivalente a uma transformação por segundo (s⁻¹);

II. A atividade de uma amostra radioativa depende do valor inicial da atividade no instante t = 0 e decresce exponencialmente ao longo do tempo. O intervalo necessário para que a atividade diminua por um fator 1/e é denominado vida média (τ), sendo dado por τ = 1/λ, onde λ é a constante de decaimento;

III. A equação de decaimento radioativo permite determinar com precisão o instante exato em que um núcleo instável sofrerá sua transmutação. Além disso, o comportamento exponencial da atividade indica que todos os núcleos instáveis de uma mesma espécie presentes em uma amostra decaem de forma simultânea;

IV. A meia-vida (T₁/₂), definida como o tempo necessário para que metade dos núcleos radioativos presentes em uma amostra decaiam, é diretamente proporcional à constante de decaimento (λ), obedecendo à relação T₁/₂ = λ/0,693.

Está correto o que se afirma em

Em aplicações médicas envolvendo radionuclídeos, a taxa de eliminação da atividade no organismo depende simultaneamente do decaimento físico e dos processos biológicos de excreção. Para representar essa combinação, utiliza-se a meia-vida efetiva, resultante da contribuição conjunta da meia-vida física e da meia-vida biológica.

Considere um indivíduo que recebeu uma atividade de Iodo-125 (I125), cujo comportamento é descrito pelos seguintes parâmetros:

Meia-vida física: 60 dias

Meia-vida biológica: 3 dias

Com base nessas informações, assinale a opção que determina, aproximadamente, o tempo necessário para que a atividade remanescente no organismo se reduza a 1/10 do valor inicial. (Considere log2 10 ≈ 3,32)

Em um experimento de física nuclear, foi observada a reação a seguir, onde alguns parâmetros não estão revelados:

Considerando os princípios básicos que envolvem as reações nucleares, assinale a opção incorreta.

A espectrometria gama é uma técnica fundamental para a identificação e quantificação de radionuclídeos. Um exemplo clássico de sua aplicação é a determinação da atividade do Rádio-226, que é feita medindo-se os raios gama emitidos pelo seu produto de decaimento, o Bi-214, após o estabelecimento do equilíbrio radioativo na cadeia de decaimento.

Com base nesse princípio, assinale a opção correta.

No cenário descrito, o vetor de Laplace-Runge-Lenz está alinhado com o eixo maior da elipse que descreve o movimento relativo do corpo de massa reduzida e aponta do foco ao periélio; a conservação desse vetor garante que a orientação da elipse permaneça fixa no espaço inercial para um problema de dois corpos sujeitos apenas à força gravitacional inversa ao quadrado da distância relativa.

A força peso corresponde à interação gravitacional entre um corpo e um astro, sendo calculada pela expressão P = m · g, em que m é a massa do corpo e g a aceleração da gravidade local. Embora a massa de um corpo permaneça constante, o seu peso varia de acordo com o valor da gravidade do local onde ele se encontra. Considere um martelo de massa 1,3 kg. A aceleração da gravidade na Terra é aproximadamente 9,8 m/s², enquanto na Lua é cerca de 1,6 m/s².

Fonte: LOPES, S.; ROSSO, S. Ciências da Natureza − evolução e universo. São Paulo: Editora Moderna, 2020.

Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que:

Um Analista de Radioproteção utiliza um medidor de taxa de dose para monitorar uma área controlada. Ele, inicialmente, ajusta o seletor de escalas para a posição x100 e observa que o ponteiro do seletor de taxa de dose fica fixado no valor 32 em uma escala de 0 a 100 ɥSv/h. Posicionado em outro local devido a saturação da leitura anterior, ele decide ajustar a escala para a posição x10 para confirmar a medição.

Nas duas situações, respectivamente, as taxas de dose registradas pelo analista são

Antes de submeter o Plano de Proteção Radiológica à aprovação da CNEN pelo titular da instalação, o analista de radioproteção projetou uma barreira de concreto para proteção dos profissionais da radiação gama de 1,0 MeV de energia, emitida por uma fonte de Césio.

Sabendo que o coeficiente de atenuação linear do concreto para a energia de 1,0 MeV é μconcreto = 0,12 cm⁻¹, assinale a opção que indica a espessura da barreira de concreto (em cm) necessária para reduzir a intensidade do feixe em 1/100 do valor inicial. (Dado: In 0,01 = – 4,6)

Durante a operação de um tubo de raios X de 87 kVp, foi possível visualizar através de medidas o espectro contínuo de bremsstrahlung e as linhas características Kα e Kβ.

Analise os itens a seguir sobre as linhas Kα e Kβ e julgue-as como verdadeiras (V) ou falsas (F):

( ) A linha Kα é gerada quando um elétron cai da camada L para a camada K.

( ) Se o potencial de aceleração dos elétrons for inferior à energia de ligação da camada K, as linhas Kα e Kβ ainda poderão ser observadas no espectro, pois resultam de transições espontâneas entre níveis excitados superficiais.

( ) A intensidade da linha Kα é normalmente maior que a da linha Kβ devido à maior probabilidade de transição eletrônica entre as camadas L e K.

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é

O diagrama apresentado de pressão versus volume a seguir representa uma expansão adiabática de um gás ideal. Sabe-se que a razão entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante é igual a $\frac{C_p}{C_v}=1,4$.

O valor do trabalho, em joules, desta expansão adiabática, é

Uma caixa d'água cilíndrica está posicionada no topo de um prédio. Na base da caixa há um orifício tampado com uma rolha que está a 20 metros da base do prédio. A altura da coluna líquida de água acima do orifício é de 5,0 metros.

Em um determinado instante, a rolha se desprendeu e um jato de água se formou. Neste instante, qual foi a distância R, em metros, em relação à base do prédio, que se formou uma poça de água?

(Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e despreze a resistência do ar. Além disso, considere que o orifício está no mesmo plano que a face direita do prédio.)

O Teatro Amazonas, em Manaus, é famoso pela acústica notável, que permite apresentações de instrumentos acústicos e canto lírico sem uso de amplificadores. Sua sala principal possui dimensões aproximadas de 11,9 m × 7,2 m × 2,3 m (profundidade × largura × altura), conta com três andares de camarotes estrategicamente dispostos em múltiplos níveis e é construída com paredes de aço, piso de madeira e materiais decorativos, como o tecido das cortinas, mármore e vidro.

Comparativamente, a Caverna Refúgio do Maroaga, localizada a 117 km de Manaus, no município de Presidente Figueiredo, consiste em uma grande caverna de quartzo-arenito com uma galeria principal de 3 a 15 m de largura, 5 a 7 m de altura e 302 m de comprimento. O piso é recoberto por areia fina; as paredes, parcialmente silicificadas, refletem som em frequências médias e altas e percebe-se um ruído de fundo oriundo de um córrego subterrâneo.

Um estudante de Física do IFAM observa que o eco é perceptível quando bate palmas na Caverna do Maroaga, mas não o é no Teatro Amazonas durante apresentações normais, apesar de ambos serem espaços fechados de grande volume.

A esse respeito, avalie o que se afirma serem justificativas dessa diferença de comportamento acústico entre os dois espaços.

I- O Teatro Amazonas foi construído especificamente para cancelar ondas estacionárias, enquanto a Caverna naturalmente permite sua formação.

II- O Teatro Amazonas possui volume total maior que a Caverna do Maroaga; por isso, o tempo de reverberação é menor, impedindo a formação de ecos perceptíveis.

III- A Caverna do Maroaga possui um espelho de água, o que absorve som continuamente, reduzindo eco. O Teatro não possui água; por isso, preserva todas as reflexões como eco.

IV- As paredes de aço do Teatro Amazonas refletem sons agudos; no entanto, os múltiplos planos dos camarotes difundem o som, enquanto as paredes de arenito silicificado da Caverna apenas refletem nessas frequências, produzindo eco.

V- O Teatro Amazonas dispõe de materiais e arquitetura que promovem difusão, absorção seletiva e reflexão controlada do som, minimizando reverberação e eco desagradáveis. A Caverna do Maroaga, com paredes refletoras de arenito silicificado e piso parcialmente absorvente (areia), permite que reflexões tardias se acumulem.

Está correto apenas o que se afirma em

Uma mola de constante elástica k = 1100 N/m está fixada a uma parede, como na ilustração a seguir. Uma casca esférica de massa M = 3 kg e raio R = 0,1 m está apoiada sobre a mola, que é comprimida em uma distância x = 0,1 m. Ao ser liberada, a casca esférica rola sem deslizar e, em seguida, sobe uma rampa inclinada de ângulo β = 30°.

Considerando g = 10 m/s², é correto afirmar que a velocidade da casca, em m/s, ao atingir uma altura h = 0,1 m na rampa, é de

Um foguete sobe verticalmente com uma velocidade constante igual a v =100ĵ m/s. Após 50 segundos do lançamento, ele explode e se fragmenta em três pedaços. O primeiro pedaço, com massa igual a M/6, saiu instantaneamente após a explosão, com uma velocidade igual a v1 = (100î - 50ĵ) m/s; o segundo pedaço, com massa igual M/2, saiu com uma velocidade v2 =(-50î + 50ĵ) m/s.

A que distância horizontal aproximada, em metros, foi encontrado o terceiro pedaço, tomando como referência o ponto de lançamento? (Despreze todas as formas de atrito, e considere aceleração da gravidade igual a 10 m/s².)

A Figura abaixo representa o modelo conservativo em termos de proteção radiológica, seria a correlação linear entre dose e efeito, mesmo para baixos valores de dose.

(Radioproteção e Dosimetria – Fundamentos, 2014; IRD/CNEN)

Na região de baixas doses, há incertezas experimentais significativas, o que leva ao uso de diferentes modelos de extrapolação. Na figura, são indicados os seguintes comportamentos:

(a) Modelo linear sem limiar (LNT);

(b) Modelo de limiar (threshold);

(c) Modelo hormético;

(d) Dados experimentais disponíveis.

Com base na figura e nos princípios de radioproteção, analise os itens a seguir:

I. O modelo linear sem limiar

(a) considera que qualquer dose, por menor que seja, implica em algum risco, sendo o mais conservativo e adotado oficialmente pela ICRP.

II. O modelo de limiar (b) admite a existência de uma dose mínima abaixo da qual não ocorrem efeitos biológicos detectáveis, sendo aplicável a efeitos determinísticos, como eritema ou catarata.

III. O modelo hormético (c) sugere que pequenas doses de radiação podem induzir mecanismos biológicos de reparo, reduzindo a probabilidade de ocorrência de efeitos adversos em comparação à ausência total de exposição.

Está correto o que se afirma em

A figura a seguir ilustra um circuito elétrico composto por 6 lâmpadas, numeradas de 1 a 6, e fios que se ramificam.

Sabe-se que uma corrente elétrica de certo valor de intensidade entra pelo ponto 𝐴 e sai, com o mesmo valor, pelo ponto 𝐵.

Onde há subdivisões de fios, a corrente se reparte por igual por todos os ramos.

Se a corrente elétrica que passa pela lâmpada 𝐿₆ tem 6 ampères de intensidade, conclui-se corretamente que a intensidade da corrente que passa pela lâmpada 𝐿₄ vale

A energia mecânica (Em) é definida como a soma da energia cinética (Ec) e da energia potencial (Ep) em um sistema. Este conceito é fundamental para o estudo de sistemas dinâmicos, sendo que o princípio da conservação da energia mecânica dita as condições sob as quais essa grandeza permanece inalterada. Com base nas definições dos componentes da energia mecânica e das condições necessárias para sua conservação, assinale a alternativa correta.