Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Os esquemas de decaimento radioativo representam visualmente as transições nucleares que ocorrem quando um nuclídeo instável busca estabilidade. No caso do Cobalto-60, o decaimento segue um padrão característico mostrado na figura.

A partir do esquema, analise os itens a seguir:

I. Em um espectro gama do , observa-se a curva característica da emissão beta associada aos picos das duas energias gama: 1173,2 keV e 1332,5 keV.

II. O elemento final dessa transmutação será indubitavelmente o , independentemente do caminho de desintegração percorrido pelo núcleo.

III. É possível ocorrer transmutação entre quaisquer níveis de energia, não necessariamente apenas pelas transições mostradas, podendo inclusive o elemento final encerrar o processo de transmutação no estado de conversão interna de 2505,7 keV.

IV. Todo decaimento beta do está associado à emissão de pelo menos 1 raio gama.

Está correto o que se afirma em

Ao longo da história da ciência, a compreensão da estrutura da matéria tem sido um pilar fundamental para o avanço do conhecimento. Desde as primeiras ideias filosóficas até os modelos baseados em evidências experimentais, a concepção do átomo passou por diversas transformações. Cada novo modelo atômico surgiu para explicar fenômenos observados que as teorias anteriores não conseguiam, revelando camadas mais profundas e complexas da realidade subatômica. Considerando a evolução histórica e as principais características dos modelos atômicos que moldaram nosso entendimento da estrutura da matéria, analise os itens a seguir:

I. O modelo atômico de Dalton propôs que o átomo era indivisível e que possuía um núcleo central onde se concentrava a carga positiva.

II. No modelo de Rutherford, os elétrons giravam em órbitas bem definidas, e ao passar de uma órbita mais energética para uma menos energética, emitiam luz de um espectro contínuo.

III. O modelo atômico de Bohr estabeleceu que os elétrons se movem em órbitas quantizadas ao redor do núcleo, podendo mudar de nível energético ao absorver ou emitir energia.

IV. O modelo atômico de Thomson foi o primeiro a propor a existência de partículas subatômicas (elétrons) incrustadas em uma massa esférica de carga positiva.

Está correto o que se afirma em

A partir da análise das figuras, é CORRETO afirmar que:

De acordo com a Base Nacional Comum Curricular (BNCC), a área de ciências da natureza e, por consequência, o componente curricular de ciências devem garantir aos alunos o desenvolvimento de competências específicas, tais como

I compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das ciências da natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica.

II compreender as ciências da natureza como empreendimento humano, e o conhecimento científico como uma aproximação sucessiva da verdade, que independe dos processos culturais e históricos que lhe dão origem.

III avaliar aplicações e implicações políticas, socioambientais e culturais da ciência e de suas tecnologias para propor alternativas aos desafios do mundo contemporâneo, inclusive aqueles relativos ao mundo do trabalho.

Assinale a opção correta.

O Efeito da Taxa de Dose é um princípio fundamental em Radiobiologia que descreve a relação dose e resposta. Para uma mesma quantidade de radiação, os efeitos biológicos resultantes podem ser muito diferentes.

Considerando uma dose total de radiação absorvida constante, assinale a opção que apresenta corretamente o dano biológico esperado quando a taxa de dose é reduzida ao longo do tempo.

Uma equipe de especialistas em radioproteção está conduzindo um estudo comparativo para otimizar protocolos de segurança de dois serviços oferecidos na instituição. O foco da pesquisa é a avaliação da proteção radiológica dos funcionários que trabalham nos dois serviços da instituição a partir do risco biológico (EBR). Para isso, o estudo utiliza as duas fontes de radiação da instituição, ambas entregando a mesma dose física (em Gray) ao alvo:

1. Fonte A (Acelerador Linear): Emissão de fótons de alta energia (raios X),

2. Fonte B (Síncrotron de Pesquisa): Emissão de íons de Carbono (partículas pesadas),

Os resultados preliminares indicam que, para a mesma dose física, a Fonte B é significativamente mais perigosa na indução de morte celular. A equipe precisa de uma análise aprofundada para justificar essa diferença de eficácia e suas implicações em radioproteção.

Com base no cenário apresentado e nos seus conhecimentos sobre radiobiologia, assinale a opção que descreve corretamente as características da radiação de alto LET em comparação com a de baixo LET e justifica sua maior eficácia biológica.

No âmbito da radioproteção, são estabelecidas grandezas radiológicas específicas para práticas que usem fontes ou geradores de radiação.

As grandezas radiológicas mais consistentes em radioproteção, tanto na monitoração de área como na monitoração individual, são caracterizadas como grandezas

No estaleiro de construção do submarino nuclear, um analista de radioproteção precisa avaliar uma situação de campo. Um técnico de radioproteção precisa permanecer em uma área de manutenção próxima a um irradiador industrial. No local onde ele realizará a atividade, o nível de radiação medido é de 120 μSv/h.

De acordo com o nível de investigação estabelecido pela CNENNN-3.01 (1 mSv/mês para indivíduos ocupacionalmente expostos), assinale a opção que determina corretamente por quanto tempo, diariamente, o técnico poderá permanecer nesse local, considerando uma jornada mensal de 20 dias úteis e a ausência de blindagens adicionais.

No setor de Medicina Nuclear de um hospital, o controle de qualidade de radiofármacos exige o conhecimento preciso do decaimento radioativo desses compostos. O gráfico abaixo representa a massa de um radiofármaco em função do tempo.

Sabendo que a vida média é o tempo médio esperado para o decaimento de um núcleo radioativo, determine a vida média desse elemento.

A interação de nêutrons com a matéria é caracterizada por um conceito de probabilidade por unidade de caminho, conhecido como seção de choque.

Com base nas propriedades e definições sobre a seção de choque microscópica e macroscópica, e seus conceitos relacionados, assinale a opção incorreta.

O decaimento radioativo é o processo pelo qual núcleos atômicos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis, emitindo radiação (partículas ou energia). Os tipos mais comuns de decaimento são alfa (α), beta (β) e gama (γ), cada um alterando o núcleo de maneira distinta e possuindo diferentes características de poder de penetração.

Considerando as características e o efeito de cada decaimento no núcleo atômico, assinale a opção correta.

Em um experimento de física nuclear, um próton, de massa m = u e carga q = + e, se move com uma energia cinética de 5 MeV, descrevendo uma trajetória circular em uma região de campo magnético uniforme.

Nesse caso, a energia cinética de uma partícula alfa (m = 4 u e q = + 2e) para que ela percorra a mesma trajetória circular do próton deve ser igual

Na reação de fusão nuclear 𝑑 + 𝑑 → 𝑝 + 𝑡, onde 𝑑 corresponde ao dentério, 𝑝 ao próton e 𝑡 ao trítio, o fator 𝑄 representa a energia liberada devido ao defeito de massa entre reagentes e produtos. Considere as massas atômicas 𝑚_𝑑 = 2,0141 u, 𝑚_𝑝 = 1,0078 u e 𝑚_𝑡 = 3,0160 u e 1 u ⋅ 𝑐 ² ≈ 931,5 MeV. Sendo assim, analise as assertivas a seguir e assinale a alternativa correta.

I. O valor de 𝑄 para essa reação é de aproximadamente 4 MeV.

II. Em um sistema isolado, a conservação do momento linear exige que a energia 𝑄 seja distribuída como energia cinética entre o próton e o trítio.

III. O processo é endoérgico, exigindo fornecimento externo de energia para converter a massa excedente.

Marie Curie foi a única pessoa a receber dois Prêmios Nobel em áreas distintas, de Física e Química. Em seus estudos sobre radioatividade, descobriu dois elementos químicos: o polônio (Po) e o rádio (Ra). Com base nos princípios da emissão radioativa, das radiações ionizantes e do decaimento radioativo, assinale a alternativa correta.

A Lei da Conservação da Massa, postulada por Lavoisier, é estritamente aplicável a transformações químicas em sistemas fechados, mas sua validade é flexibilizada em reações nucleares, onde a massa pode ser convertida em energia conforme a equação de Einstein E=mc², demonstrando que a massa total do sistema não permanece constante nesses processos.

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 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 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.

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