Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Condutores, semicondutores e isolantes são muito utilizados nos dispositivos elétricos e eletrônicos. Uma das principais diferenças entre esses materiais é a estrutura atômica. A respeito disso, marque a alternativa correta:

Uma amostra radioativa em certo instante tem taxa de decaimento de 5000 decaimentos por minuto. Depois de 5 minutos, verifica-se que a taxa passa a ser de 1250 decaimentos por minuto. A constante de decaimento (por minuto) é igual a

Donald Arthur Glaser (1926 - 2013), físico norte-americano, ganhou o Nobel de Física em 1960 pela invenção da câmara de bolhas, feita em 1952. Ela é constituída por um recipiente preenchido por um líquido, geralmente hidrogênio ou uma mistura de hidrogênio e neon. As partículas são injetadas na câmara e seu movimento é detectado pelo rastro de bolhas de sua trajetória, porque essas partículas interagem com os átomos do líquido ao longo da sua trajetória, acabando por ionizá-los. A câmara de bolhas foi fundamental na descoberta de partículas cuja existência ajudou a criar o modelo de quarks.

A figura abaixo é um esboço de uma imagem obtida por uma câmara de bolhas. Nessa região há um campo magnético uniforme, orientada perpendicularmente ao plano da figura e apontada para o leitor. As linhas curvas representam as trajetórias de um par de partículas pósitron-elétron, criados no ponto P durante um fenômeno no qual a carga elétrica total é conservada.

Considerando as informações dadas e a figura, assinale a alternativa correta:

Curiosamente, Albert Eisntein recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1921 não pela sua famosa Teoria da Relatividade, mas pela sua interpretação do efeito fotoelétrico.

A partir do exposto, considere um experimento hipotético sobre o efeito fotoelétrico. Uma radiação eletromagnética, com frequência de 3,0. 10¹⁵ Hz, é incidida sobre a superfície do tungstênio, com valor de função trabalho de 4,5 eV. Nessas condições, qual o valor do potencial de corte dos elétrons ejetados? Dados: constante de Planck h = 6,6 . 10^-34 J.s e a carga elétrica fundamental do elétron e = 1,6 . 10^-19 C.

Uma partícula se move ao longo de um plano xyz, sendo sua posição r definida por r = (2,00 + 1,50t²)i + (1,50)j + (8,50 + 4,00t)k. Sendo r dado em metros e t em segundos.

Determine o módulo da aceleração da partícula no instante t = 1,00 s.

Relacione as grandezas da Coluna 1, utilizadas no protocolo 389 da AIEA, com suas respectivas definições na Coluna 2.

Coluna 1

1. 𝐷_𝑊,𝑄

2. 𝐾_𝑆

3. 𝐾_𝑝𝑜𝑙

4. 𝐾_𝑇𝑃

Coluna 2

( ) Fator que corrige a resposta da câmara de ionização pelo efeito da diferença que possa existir entre a temperatura e pressão de referência especificada pelo laboratório de calibração e as condições do usuário.

( ) Dose absorvida na água na profundidade de referência, zref, num fantoma de água irradiado por um feixe de qualidade Q.

( ) Fator que corrige a resposta de uma câmara de ionização por perdas na coleção da carga, devido à recombinação de íons.

( ) Fator que corrige a resposta de uma câmara de ionização pelo efeito da troca na polaridade da tensão de coleção aplicada à câmara.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

Uma radiação de comprimento de onda 300 nm incide sobre uma superfície de sódio metálico cuja função trabalho do sódio nessa superfície é 2,46eV. A energia cinética máxima que os fotoelétrons ejetados da superfície do sódio podem adquirir nestas condições, em eletrovolts, é:

Considere a velocidade de propagação da luz no vácuo igual a 3x10⁸ m/s e a constante de Planck h = 6,626x10^-34 J.s.

O fator de Lorentz Y para um próton com energia cinética de 3,0 X 10²⁰ eV é

(Considere a energia de repouso do próton 938 MeV)

A interação de fótons com um material pode ocorrer por meio de vários processos. Em qual processo a interação do fóton ocorre com um elétron fortemente ligado, isto é, com o átomo como um todo?

Quando uma radiação eletromagnética incide em uma superfície metálica, um certo número de elétrons pode ser emitido por essa radiação. Esse fenômeno é denominado Efeito Fotoelétrico, explicado por Albert Einstein, em 1905. Considerando que os elétrons que saem da placa possuem velocidade diferente de zero, é correto afirmar que

Quando uma onda eletromagnética atravessa um átomo (ou molécula), perturba o movimento dos elétrons ligados e o átomo (ou molécula) pode ficar em um estado excitado. Por um processo recíproco, uma vez que os elétrons atuam como dipolos elétricos em oscilação forçada, o átomo excitado pode emitir radiação eletromagnética de frequência igual à da onda incidente, sem um atraso apreciável de tempo. A energia que o átomo emite é absorvida da onda incidente pelos elétrons ligados do átomo. Esse processo é denominado de

A coleção de informes técnicos TRS 398 da Agência Internacional de Energia Atômica é sobre a:

Uma partícula de massa m é lançada com velocidade inicial v₀ numa região com campo elétrico uniforme, de intensidade E, conforme a figura a seguir. Se a carga da partícula é positiva e possui intensidade igual a q, a velocidade que essa partícula atingirá em t segundos depois de ter sido lançada será:

(Suponha que a partícula esteja submetida apenas ao campo elétrico).

Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) nasceu na cidade de Angoulême, no sudoeste da França. Iniciou seus estudos em Paris e recebeu a melhor formação da época em Matemática, Astronomia, Química e Botânica. Contribuiu de diversas formas para o desenvolvimento da física e uma das equações mais usadas em eletrostática leva o seu nome. A lei de Coulomb diz respeito à intensidade das forças de atração e repulsão que aparecem entre duas cargas elétricas puntiformes, isto é, entre as cargas de dois corpos eletrizados cujas dimensões podem ser desprezadas em relação às distâncias que os separam.

Suponha um tubo de vidro, disposto verticalmente, contendo duas esferas idênticas, A e B, de mesma massa m. A esfera A é presa ao fundo do tubo, enquanto B está livre para descer ou subir dentro do tubo, acima de A. As esferas são carregadas com uma carga q, assim a esfera B permanece suspensa, em equilíbrio, acima de A, a uma altura h. Desprezando o atrito com as paredes do tubo e a atração gravitacional entre as esferas, o valor de h será: (Dados: g - aceleração da gravidade local, k - constante eletrostática do meio.)

Um próton e um elétron ocupam dois vértices de um triângulo equilátero de lado 2,0 x 10^-4 cm. Considere k = 8,99 x 10 N.m²/C², o módulo do campo elétrico no terceiro vértice do triângulo é, em N/C:

Num dia de ar seco, um professor esfregou um balão de borracha em uma flanela, também seca. Em seguida, aproximou o balão da cabeça de um aluno e a turma observou que os fios de cabelo do aluno foram atraídos em direção ao balão, conforme mostra a figura.

O fenômeno é explicado pela transferência, durante o atrito do balão com a flanela, de partículas componentes da matéria denominadas

O tipo de interação que um elétron incidente sofre com um átomo específico de raio a depende do parâmetro de impacto b da interação, definido como a distância perpendicular entre a direção do elétron antes da interação e o núcleo atômico.

Considere as seguintes situações:

I- Um elétron em uma célula fotoelétrica que, apesar de ter absorvido um fóton, não consegue escapar do material.

II- Um nêutron que incide em um núcleo e, apesar de possuir energia maior que a de ligação, não consegue iniciar uma reação de fissão nuclear.

Os fenômenos quânticos associados ao elétron e ao nêutron são, respectivamente:

Com relação aos semicondutores extrínsecos:

I- os de tipo n têm maior predominância de elétrons e os de tipo p têm maior predominância de lacunas.

II- os de tipo n têm maior predominância de lacunas e os de tipo p têm maior predominância de elétrons.

III- nos de tipo n, o nível de Fermi está mais próximo da banda de condução e nos de tipo p, o nível de Fermi está mais próximo da banda de valência.

IV- nos de tipo n, o nível de Fermi está mais próximo da banda de valência e nos de tipo p, o nível de Fermi está mais próximo da banda de condução.

V- tanto nos de tipo n e p, o nível de Fermi está exatamente no meio do gap.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):