Questões de Concurso Sobre física moderna em física

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Q3931869 Física
Um material, como água comum, água pesada ou grafite, é usado em um reator para desacelerar nêutrons de alta velocidade, aumentando, assim, a probabilidade de fissão. Um moderador é comumente utilizado em reatores nucleares para desacelerar nêutrons de alta velocidade para se tornarem nêutrons térmicos. Os nêutrons térmicos têm energia cinética mais baixa, o que os torna mais propensos a serem capturados por núcleos físseis como 235U, aumentando a probabilidade de fissão nuclear.
Fonte: https://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/glossary/moderator.html, traduzido e adaptado. Acesso em 5 de dezembro de 2024.

Estime o comprimento de onda de de Broglie para um nêutron térmico à temperatura de 300 K. 
Alternativas
Q3931868 Física
Uma caixa vazia de massa total M0 e com paredes internas perfeitamente refletivas está em repouso sobre uma estrutura fixa de um laboratório. Ondas estacionárias eletromagnéticas, consistindo em n fótons e cada um de frequência f0, são introduzidas ao longo de uma direção horizontal x. Indique qual será a massa de repouso do sistema quando os fótons estão presentes.
Alternativas
Q3931866 Física
Um elétron livre e sua antipartícula, o pósitron, podem interagir para produzir radiação de aniquilação produzindo dois raios gama. A energia total dos dois fótons no referencial do centro de momento é igual a 1,022 MeV referente à energia combinada de massa de repouso do par elétron-pósitron. A aniquilação de três fótons também pode ocorrer para elétrons e pósitrons livres, mas é muito menos provável. Se um elétron e um pósitron estiverem essencialmente em repouso antes da aniquilação, então dois raios gama de energia igual são produzidos. No caso mais geral, se uma ou ambas as partículas estão em velocidades relativísticas, a interação geralmente resulta em um espectro emergente de raios gama mais complexo.
Fonte: https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/annihilation-radiation, traduzido e adaptado. Acesso em 5 de dezembro de 2024.

Considerando as informações do texto, estime o comprimento de onda dos raios gama produzidos na reação de aniquilação elétron-pósitron.
Alternativas
Q3931864 Física
Um pequeno volume de solução contém um isótopo radioativo de sódio com uma atividade de 16000 desintegrações por minuto/cm3 . A solução é injetada em um paciente e, após 30 h, verificou-se que a atividade de 1,0 cm3 do sangue do paciente era igual a 0,8 desintegrações por minuto. Se a meia-vida do isótopo de sódio é considerada como aproximadamente igual a 15 h, estime o volume total de sangue no paciente em litros. 

Dados: exp(−0.7) = 0.50, exp(−2.0) = 0.14 e exp(−2.0) = 0.03.
Alternativas
Q3931863 Física
O Efeito Compton consiste no aumento no comprimento de onda dos raios X e de outras radiações eletromagnéticas energéticas que foram espalhadas elasticamente por elétrons. É a principal forma pela qual a energia radiante é absorvida pela matéria. O efeito provou ser um dos pilares da Mecânica Quântica, que é responsável por propriedades de ondas das partículas da radiação bem como da matéria.
Fonte: https://www.britannica.com/science/Compton-effect, traduzido e adaptado. Acesso em 5 de dezembro de 2025.

Um fóton de raio X de 30 keV é espalhado por um ângulo de 45° após atingir um elétron inicialmente em repouso. Obtenha a velocidade de recuo do elétron. 
Alternativas
Q3931862 Física
Um próton está confinado em uma região nuclear de diâmetro 10−15 m. Estime a energia cinética máxima do próton, de acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg.
Alternativas
Q3931861 Física
A fusão nuclear é o processo pelo qual dois núcleos atômicos leves se combinam para formar um único núcleo mais pesado, liberando grandes quantidades de energia. As reações de fusão ocorrem em um estado da matéria chamado plasma – um gás quente e carregado feito de íons positivos e elétrons em movimento livre com propriedades únicas distintas de sólidos, líquidos ou gases. O Sol, juntamente com todas as outras estrelas, é alimentado por esta reação. Para se fundirem no nosso Sol, os núcleos precisam colidir uns com os outros a temperaturas extremamente elevadas, cerca de dez milhões de graus Celsius. A alta temperatura fornece-lhes energia suficiente para superar a repulsão elétrica mútua. Uma vez que os núcleos estejam muito próximos um do outro, a força nuclear atrativa entre eles superará a repulsão elétrica e permitirá que eles se fundam. Para que isso aconteça, os núcleos devem estar confinados em um pequeno espaço para aumentar as chances de colisão. No Sol, a extrema pressão produzida pela sua imensa gravidade cria as condições para a fusão.
Fonte: https://www.iaea.org/newscenter/news/what-is-nuclear-fusion, traduzido. Acesso em 04 de dezembro de 2024

Em um reator de fusão experimental, dois núcleos de deutério 2H são acelerados em alta velocidade para colidir e fundir, formando um núcleo de hélio-3 3He e liberando um nêutron. Estime a energia liberada em uma reação de fusão entre dois núcleos de deutério, assumindo que toda a diferença de massa se converte em energia.
Alternativas
Q3910382 Física
O desenvolvimento dos modelos atômicos, ao longo da história, foi fundamental para a compreensão da estrutura da matéria e é marcado por avanços e correções. Desde as primeiras teorias filosóficas até a física quântica, cada avanço não apenas ajudou no entendimento de fenômenos naturais, mas também impulsionou inovações em diversas áreas, como a medicina e a indústria. Relacione o modelo atômico, na coluna da esquerda, com seus postulados ou hipóteses, na coluna da direita.
(I) Modelo de Bohr.
(II) Modelo de Thomson (pudim de passas).
(III) Modelo de Dalton (bola de bilhar).
(IV) Modelo de Rutherford (modelo planetário).
(V) Modelo mecânico-quântico.

(A) Todas as substâncias são formadas por partículas pequenas e indivisíveis chamadas átomos.
(B) O átomo é composto por um núcleo central positivo, pequeno e denso, e mantém os elétrons orbitando ao seu redor. 
(C) O átomo é uma esfera uniforme de carga positiva, onde estão os elétrons de carga negativa.
(D) Os elétrons movem-se ao redor do núcleo em órbitas circulares fixas chamadas de níveis ou camadas de energia.
(E) Os elétrons possuem propriedades tanto de partículas quanto de ondas, e suas posições exatas não podem ser determinadas.
Assinale a alternativa que contém a associação correta.
Alternativas
Q3745882 Física
Diferentes tipos de radiações eletromagnéticas são produzidos por vários mecanismos. Por exemplo, __________ são produzidos por reações nucleares; __________, com bombardeamento de metais com elétrons de alta energia; ___________, com excitação de cristais ou fluxos de corrente através de condutores elétrico. 
As palavras que completam CORRETAMENTE essas lacunas são: 
Alternativas
Q3601543 Física

Um profissional está realizando uma análise quantitativa por espectrometria de dispersão de energia (EDS) em um microscópio eletrônico de varredura (MEV) para uma amostra que contém os elementos Rutênio (Ru), Cobre (Cu), Vanádio (V) e Potássio (K).



Abaixo estão os valores das linhas de emissão de Raios X Kα1 para cada um desses elementos:


Rutênio (Ru): 19,279 keV


Cobre (Cu): 8,048 keV


Vanádio (V): 4,952 keV


Potássio (K): 3,312 keV



Sabendo as energias de emissão Kα1 dos elementos que são usadas para quantificação, qual das seguintes energias de aceleração do feixe de elétrons deve ser escolhida para garantir uma análise quantitativa precisa de todos esses elementos? 

Alternativas
Q3541060 Física
Uma espaçonave se afasta de um Planeta X com uma velocidade de 210.000 km/s. Essa nave dispara um objeto na mesma direção e sentido do seu movimento. A velocidade do objeto é de 150.000 km/s em relação à espaçonave. Admitindo-se que a velocidade da luz neste local é c = 300.000 km/s, a velocidade do objeto medida por um observador no Planeta X será aproximadamente:
Alternativas
Q3487011 Física
Leia o texto para responder à questão.


Buracos de minhoca: é possível que existam “atalhos” no espaço-tempo?


Via de regra, é a ciência que inspira as mentes criativas do cinema e da literatura a criarem seus roteiros maravilhosos de ficção. Mas, na década de 1980, ocorreu o movimento contrário. O criador da história também era cientista, claro.

O ano era 1985 e o astrônomo Carl Sagan, criador da aclamada série Cosmos, estava escrevendo seu único livro de ficção científica, Contato, que 12 anos depois viraria um filme. A trama fala sobre possíveis contatos com extraterrestres. Na história, Elli recebe instruções vindas de uma civilização avançada, orientando-a na construção de uma máquina revolucionária capaz de viajar pelo hiperespaço, através de um buraco de minhoca. A ideia foi inspirada diretamente por uma conversa entre Sagan e seu colega, o físico Kip Thorne — que em 2017 levou o prêmio Nobel de Física pela detecção das ondas gravitacionais. Sagan pediu a Thorne que investigasse se de fato a ideia do tal “atalho no espaço-tempo” descrito no livro estaria cientificamente correta.

Matéria exótica

A conversa deu origem a um artigo seminal sobre os wormholes (buracos de minhoca, em português). Intitulado Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity (“Buracos de minhoca no espaço-tempo e seu uso para viagem interestelar: Uma ferramenta para ensinar relatividade geral”, em livre tradução), o trabalho mostra todo o formalismo matemático da Relatividade Geral de Einstein, tendo como solução a geometria de um túnel no espaço-tempo ligando duas regiões remotas do Universo. Thorne e seu colaborador Michael Morris mostraram que, para a “garganta” do buraco de minhoca permanecer aberta, ele deve ser preenchido com matéria exótica, isto é, matéria com massa negativa. Isso violaria inclusive algumas condições de conservação de energia.

Sabemos desde a Lei da Gravitação Universal de Newton que a gravidade é uma força exclusivamente atrativa e diretamente proporcional à massa dos corpos. Sendo assim, matéria exótica teria, entre outras coisas, um certo caráter “repulsivo”. Ou seja, a conclusão na época é que pela Relatividade Geral seria impossível obter um buraco de minhoca que pudesse respeitar as leis da natureza. A menos que a Relatividade Geral precise de alguma correção. E esse é o ponto em que, desde o artigo proposto por Carl Sagan, há uma verdadeira corrida na astrofísica para apresentar teorias alternativas que corrijam ou complementem a Relatividade Geral.

A meta é encontrar uma solução para um buraco de minhoca que seja atravessável sem que para isso ele precise ser preenchido com matéria exótica. Mesmo buracos de minhoca em nível quântico. Nunca detectados, mas previstos nessas soluções de correção da Relatividade Geral, os buracos de minhoca, se existirem de fato, podem ser nossa única alternativa para viagens interestelares.

As “dobras” e “túneis” na geometria do espaço-tempo podem ser os atalhos para atingir sistemas e estrelas muito, muito distantes. A questão ainda permanece em aberto, e pode abrir caminho para uma nova teoria pós-teoria da relatividade. O futuro dirá. 


Revista Galileu. Adaptado. Disponível em
<https://revistagalileu.globo.com/colunistas/qua
nticas/coluna/2024/02/buracos-de-minhoca-epossivel-que-existam-atalhos-no-espaco-
tempo.ghtml>
De acordo com o texto, o caráter repulsivo da matéria exótica decorre de:
Alternativas
Q3487010 Física
Leia o texto para responder à questão.


Buracos de minhoca: é possível que existam “atalhos” no espaço-tempo?


Via de regra, é a ciência que inspira as mentes criativas do cinema e da literatura a criarem seus roteiros maravilhosos de ficção. Mas, na década de 1980, ocorreu o movimento contrário. O criador da história também era cientista, claro.

O ano era 1985 e o astrônomo Carl Sagan, criador da aclamada série Cosmos, estava escrevendo seu único livro de ficção científica, Contato, que 12 anos depois viraria um filme. A trama fala sobre possíveis contatos com extraterrestres. Na história, Elli recebe instruções vindas de uma civilização avançada, orientando-a na construção de uma máquina revolucionária capaz de viajar pelo hiperespaço, através de um buraco de minhoca. A ideia foi inspirada diretamente por uma conversa entre Sagan e seu colega, o físico Kip Thorne — que em 2017 levou o prêmio Nobel de Física pela detecção das ondas gravitacionais. Sagan pediu a Thorne que investigasse se de fato a ideia do tal “atalho no espaço-tempo” descrito no livro estaria cientificamente correta.

Matéria exótica

A conversa deu origem a um artigo seminal sobre os wormholes (buracos de minhoca, em português). Intitulado Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity (“Buracos de minhoca no espaço-tempo e seu uso para viagem interestelar: Uma ferramenta para ensinar relatividade geral”, em livre tradução), o trabalho mostra todo o formalismo matemático da Relatividade Geral de Einstein, tendo como solução a geometria de um túnel no espaço-tempo ligando duas regiões remotas do Universo. Thorne e seu colaborador Michael Morris mostraram que, para a “garganta” do buraco de minhoca permanecer aberta, ele deve ser preenchido com matéria exótica, isto é, matéria com massa negativa. Isso violaria inclusive algumas condições de conservação de energia.

Sabemos desde a Lei da Gravitação Universal de Newton que a gravidade é uma força exclusivamente atrativa e diretamente proporcional à massa dos corpos. Sendo assim, matéria exótica teria, entre outras coisas, um certo caráter “repulsivo”. Ou seja, a conclusão na época é que pela Relatividade Geral seria impossível obter um buraco de minhoca que pudesse respeitar as leis da natureza. A menos que a Relatividade Geral precise de alguma correção. E esse é o ponto em que, desde o artigo proposto por Carl Sagan, há uma verdadeira corrida na astrofísica para apresentar teorias alternativas que corrijam ou complementem a Relatividade Geral.

A meta é encontrar uma solução para um buraco de minhoca que seja atravessável sem que para isso ele precise ser preenchido com matéria exótica. Mesmo buracos de minhoca em nível quântico. Nunca detectados, mas previstos nessas soluções de correção da Relatividade Geral, os buracos de minhoca, se existirem de fato, podem ser nossa única alternativa para viagens interestelares.

As “dobras” e “túneis” na geometria do espaço-tempo podem ser os atalhos para atingir sistemas e estrelas muito, muito distantes. A questão ainda permanece em aberto, e pode abrir caminho para uma nova teoria pós-teoria da relatividade. O futuro dirá. 


Revista Galileu. Adaptado. Disponível em
<https://revistagalileu.globo.com/colunistas/qua
nticas/coluna/2024/02/buracos-de-minhoca-epossivel-que-existam-atalhos-no-espaco-
tempo.ghtml>
Quanto à existência dos buracos de minhoca, é correto afirmar que: 
Alternativas
Q3486274 Física
A técnica de espectroscopia de absorção no ultravioleta-visível baseia-se em que tipo de fenômeno espectroscópico? 
Alternativas
Q3465482 Física

Para responder à questão, considere a situação a seguir.


Um aluno fantasiado de Terremoto foi o primeiro a perguntar: “Professor houve um tremor de magnitude 7,6 que atingiu o Japão em janeiro deste ano. Se esse terremoto rompesse uma parede de isolamento de algum reator de usina nuclear do Japão, liberando substâncias radioativas, o que aconteceria?” O professor aproveitou e fez vários comentários a respeito da radiação. Entre eles, o docente deve mencionar que 
Alternativas
Q3464016 Física
No final do século XIX, diversos experimentos com raios catódicos foram realizados por diferentes cientistas, mas foi J.J. Thomson (Nobel de Física em 1906) quem comprovou a natureza desses raios. Graças a ele, demonstrou-se que os raios catódicos:
Alternativas
Q3448158 Física
O Eclipse de Sobral ocorrido no ano de 1919 foi fundamental para a comprovação da Relatividade Geral.
A esse respeito, assinale a alternativa correta.
Alternativas
Q3448157 Física
Tecnologia utilizada em aplicações que vão de celulares a usos militares, o GPS (Global Positioning System) define a localização geográfica de um objeto com precisão de aproximadamente 5 metros.
A esse respeito assinale a alternativa correta.
Alternativas
Q3447466 Física
O Eclipse de Sobral ocorrido no ano de 1919 foi fundamental para a comprovação da Relatividade Geral.
A esse respeito, assinale a alternativa correta.
Alternativas
Q3403424 Física
O radioisótopo iodo-131 é amplamente utilizado no tratamento do câncer de tireoide e na obtenção de imagens dessa glândula.
Especificamente com relação ao tratamento do câncer:
    Iodo-131 emite partículas beta que liberam sua energia para as células tireoidianas que o capturam. Por causa das modificações na estrutura e na genética causadas pela radiação algumas células morrem em curto prazo, outras em longo prazo, outras não são mais capazes de se reproduzir.
    Dependendo da magnitude da dose incorporada pelo tecido tireoidiano, o resultado é a diminuição do número de células ativas, ou a extinção de todas as células que captam o radioiodo
Disponível em: <https://cdmcdm.com.br/cdm/pt/institucional/visualizar/codinstitucional/11/Radioiodoterapia>.

Suponha uma amostra de iodo-131 com uma massa inicial de 3,6 g. Após um período de 40 dias, a quantidade de iodo radioativo na amostra se reduz a 0,1125 g. Qual o valor do tempo de meia-vida desse radioisótopo?
Alternativas
Respostas
441: A
442: E
443: B
444: C
445: A
446: C
447: B
448: D
449: A
450: X
451: C
452: D
453: E
454: C
455: B
456: A
457: A
458: C
459: B
460: D