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Questões de Concurso sobre Física experimental (segurança e técnicas de laboratório, precisão de instrumentos etc)
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Em um experimento clássico de física, um professor montou, sobre a bancada do laboratório, um pêndulo de comprimento 𝐿, utilizando um fio muito leve e um pequeno prumo de cobre preso na extremidade do fio. O professor solicitou que os estudantes medissem o intervalo de tempo 𝑇 (em segundos) para 10 oscilações do pêndulo. A aceleração da gravidade 𝑔 pode ser calculada pela expressão a seguir, na qual 𝐿 é medido em metros e 𝑇 em segundos.
g=T2400π2L
Considerando que as incertezas absolutas para as medidas do comprimento e intervalo de tempo são 𝛿𝐿 e 𝛿𝑇, respectivamente, qual das seguintes expressões representa corretamente a incerteza relativa da aceleração da gravidade 𝛿𝑔/𝑔?
A
𝛿𝑔/𝑔 = 𝑇2𝛿𝐿/(𝐿 𝛿𝑇2)
B
𝛿𝑔/𝑔 = 400𝜋2𝑇2𝛿𝐿/(𝐿 𝛿𝑇2)
C
𝛿𝑔/𝑔 =(δL / L)2+(δT /T)2
D
𝛿𝑔/𝑔 = 4(δL / L)2+(δT /T)2
E
𝛿𝑔/𝑔 = (δL / L)2+4(δT /T)2
A espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) é uma técnica analítica para a análise elementar ou caracterização química de uma amostra.
Sobre o EDS, assinale a alternativa correta.
A
A composição é determinada pela análise das emissões de raios X, com correção do fundo contínuo e aplicação de fatores como o ZAF (número atômico, absorção e fluorescência).
B
A técnica EDS fornece proporções relativas dos elementos presentes na amostra, permitindo uma análise qualitativa precisa da composição.
C
Distingue diretamente os elementos da amostra, através dos seus detectores, obtendo valores relativos à composição total real.
D
Permite quantificar com precisão concentrações inferiores a 200 ppm, inclusive de elementos de baixo número atômico.
E
medidas são extremamente lentas, uma vez que escaneia um comprimento de onda por vez.
Algumas amostras que necessitam ser analisadas por microscopia eletrônica de varredura são sensíveis às condições usuais em que o equipamento opera.
Quais são as condições experimentais que são necessárias para esse tipo de medida?
A
Alta temperatura e detector Everhart-Thornley
B
Baixa temperatura e revestimento com camada condutora espessa.
C
Temperatura ambiente e objetiva com abertura ampla.
D
Baixa temperatura e detector anular in-lens (TTL).
E
Alta temperatura e detector de elétrons retrodifundidos.
Em rotinas laboratoriais, calibração periódica é fundamental para
A
evitar fluorescência nas fontes de íons.
B
dispensar manutenção corretiva.
C
reduzir o ruído eletrônico no chiller.
D
garantir exatidão e rastreabilidade dos resultados.
E
aumentar a velocidade de análise.
Medidas realizadas em um microscópio eletrônico de varreduras são usualmente feitas em alto vácuo.
Considerando o processo de formação de imagens, selecione a razão pela qual as medidas são realizadas nessa condição.
A
Permitir que os elétrons atinjam a amostra sem serem dispersos.
B
Para que seja possível usar uma fonte de elétrons de menor potência.
C
Para aumentar a condutividade da amostra e melhorar a resolução da imagem.
D
Para aumentar a detecção de elétrons espalhados apenas inelasticamente.
E
Em equipamentos mais modernos, não é mais necessário o alto vácuo na parte óptica.
Em espectrometria isotópica, uma fonte comum de erro é
A
fracionamento de massa.
B
falta de lasers Raman.
C
uso de gases nobres.
D
preparação por microscopia óptica.
E
apenas a idade da amostra.
Em análise de gases nobres, sistemas de vácuo são críticos porque
A
gases nobres reagem facilmente com água.
B
não são necessários.
C
mantêm a temperatura do detector.
D
evitam contaminação e permitem extração quantitativa.
E
reduzem os picos ressonantes.
Os elétrons utilizados para criar o feixe de varredura para formação da imagem são tipicamente obtidos por meio de um material aquecido que gera a emissão termiônica de elétrons ou pela utilização de emissão de campo.
C
Certo
E
Errado
A formação da imagem durante uma microscopia eletrônica de varredura (MEV) decorre da interação entre o feixe de elétrons acelerados e a amostra, promovendo processos de espalhamento elástico ou inelástico. Nesse contexto, cada tipo de elétrons gerado contribui com finalidades distintas para a construção da imagem.
Assinale a alternativa correta que apresenta os dois tipos usuais de elétrons que são utilizados na obtenção da imagem e suas respectivas definições.
A
Elétrons secundários e retroespalhados. Os do primeiro tipo são responsáveis por revelar a topografia da amostra, enquanto os do segundo tipo estão associados à variação da composição química da amostra.
B
Elétrons secundários e retroespalhados. Os do primeiro tipo estão associados à variação da composição química da amostra, enquanto os do segundo tipo são responsáveis por revelar a topografia da amostra.
C
Elétrons primários e secundários. O primeiro refere-se às alterações na composição elementar fornecendo contraste, e o segundo é responsável pelo contraste relacionado à topografia da amostra.
D
Elétrons primários e secundários. O primeiro é responsável pelo contraste relacionado à topografia da amostra, e o segundo refere-se às alterações na composição elementar, fornecendo contraste.
E
Elétrons primários e secundários. O primeiro e o segundo referem-se às alterações na composição elementar do material, porém a questão do contraste topográfico é obtida com subtração da carga de cada tipo de elétron.
De modo semelhante à microscopia de luz transmitida, a microscopia eletrônica de transmissão (MET), baseia-se nas interações entre um feixe incidente e a amostra para formar imagem. Na MET, variações na intensidade do feixe transmitido ocorrem devido a fenômenos como absorção, espalhamento e difração. A partir dessas interações e utilizando diferentes modos de operação, é possível gerar tipos distintos de imagem, que fornecem informações complementares às micrografias de campo claro, usualmente empregadas.
Sobre os diferentes modos de formação de imagens em MET, assinale a alternativa correta.
A
As imagens obtidas no modo de campo escuro apresentam melhor resolução que as imagens obtidas em campo claro sem a necessidade do uso de um sistema de deflexão.
B
No modo de contraste de fase, diferenças na orientação cristalina tornam-se visíveis, pois os elétrons que atravessam colunas atômicas sofrem um atraso de fase em relação aos que passam entre elas.
C
Na microscopia eletrônica de transmissão, imagens de contraste de fase são obtidas por meio do processamento de imagens de alta resolução adquiridas em modo de campo claro.
D
O modo de campo claro destaca principalmente as regiões que espalham fortemente os elétrons, aparecendo mais brilhante que as regiões que espalham menos os elétrons.
E
No modo de campo escuro, a imagem é formada apenas pelos elétrons não espalhados que atravessam a amostra, criando um contraste por absorção diferencial.
Em criogenia aplicada à instrumentação científica, o objetivo é
A
produzir fluorescência em vácuo.
B
substituir lasers por ímãs.
C
aumentar temperatura da fonte.
D
criar plasma a alta pressão.
E
resfriar sistemas e detectar sinais muito fracos.
A avaliação escrita apresentou um resultado não esperado, levando a professora a questionar-se acerca do instrumento de avaliação utilizado. Tendo em vista o propósito da sequência de aula em mobilizar ativamente os estudantes para a situação-problema, a avaliação a ser utilizada é a
A
somativa, realizada ao fim da sequência de aulas, pois proporciona identificar quais aspectos poderiam ter sido melhor trabalhados em cada etapa.
B
somativa, durante toda a sequência de aulas e que permita obter bons resultados desde que as questões trabalhadas sejam semelhantes às que serão cobradas na prova.
C
formativa, no início da sequência de aulas, com o intuito de medir o nível de desenvolvimento conceitual dos estudantes dos conteúdos que serão trabalhados.
D
formativa, ao longo da sequência de aulas, com o intuito de acompanhar e tomar decisões acerca do processo de ensino e aprendizagem.
Para duas medidas a = A ± k A e b = B ± k B, a incerteza relativa de an⋅bn é dada por √2 ∙n ∙ k.
C
Certo
E
Errado
A estabilidade da trajetória de um íon, em um analisador quadrupolar, é determinada
A
por apenas o campo magnético aplicado.
B
pela velocidade do feixe de elétrons.
C
pela combinação de tensões DC e AC aplicadas aos eletrodos do quadrupolo.
D
pela temperatura do vácuo.
E
pelo tipo de laser usado na fonte de ionização
Em controle de qualidade laboratorial, o uso de padrões internacionais visa
A
tornar o trabalho mais rápido.
B
garantir intercomparação e rastreabilidade entre laboratórios.
C
aumentar fluorescência Raman.
D
garantir que a medida não contenha incerteza de medição.
E
evitar necessidade de calibração.
Séries temporais de fotometria diferencial podem ser feitas sem correção para flutuações na estabilidade térmica do detector.
C
Certo
E
Errado
O detector preferível para medir correntes estáveis de íons muito intensas em experimentos isotópicos de alta precisão é
A
Photomultiplier (PMT).
B
Câmera CCD.
C
Detector de estado sólido usado em microscopia óptica.
D
Geiger-Müller.
E
Faraday cup.
Para reduzir fluorescência indesejada em espectros Raman, a estratégia comum é
A
usar laser de comprimento de onda diferente.
B
aumentar a potência do laser indefinidamente.
C
trabalhar em pressão atmosférica alta.
D
substituir monocromador por detector Geiger Müller.
E
acrescentar sais metálicos diretamente na amostra.
Amostras com superfícies dielétricas favorecem a resolução da imagem final.
C
Certo
E
Errado
No que tange às BPL, segurança, metrologia, reprodutibilidade e rastreabilidade são de extrema importância para a realização de trabalhos laboratoriais. Analise as afirmativas a seguir sobre cuidados de BPL essenciais ao trabalhar com ICP-MS.
I. Controle de contaminação.
II. Calibração e verificação instrumental.
III. Controle de qualidade interno, com brancos e padrões confiáveis.
Está correto o que se afirma em
A
I e II, apenas.
B
II, apenas.
C
I e III, apenas.
D
I, II e III.
E
I, apenas.
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