Em um experimento de Física nuclear, um detector identificou uma partícula emitida por um núcleo instável. A…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento de Física nuclear, um detector identificou uma partícula emitida por um núcleo instável. A análise indicou massa m = 6,64 × 10?²7 kg e carga elétrica q = +3,20 × 10?¹? C. Considere que a carga elementar tem módulo e = 1,60 × 10?¹? C e que a massa de um próton é aproximadamente 1,67 × 10?²7 kg. Com base nos dados do experimento, qual é o tipo de radiação emitida e qual justificativa relaciona corretamente suas grandezas físicas?
- A) Elétron, pois sua massa é muito menor que a massa fornecida e sua carga é negativa.
- B) Deutério, pois sua carga corresponde a +e e sua massa é aproximadamente metade da massa fornecida.
- C) Próton, pois sua carga corresponde a +e e sua massa é aproximadamente igual à massa fornecida.
- D) Pósitron, pois sua carga corresponde a +e e sua massa é muito menor que a massa fornecida.
- E) Partícula alfa, pois sua carga corresponde a +2e e sua massa é aproximadamente quatro vezes a massa do próton.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Determinar a carga em múltiplos de e. A carga medida é q = +3,20 × 10^-19 C e a carga elementar é e = 1,60 × 10^-19 C. Dividindo: q/e = 3,20 × 10^-19 / 1,60 × 10^-19 = 2. Logo, q = +2e.
- Determinar a massa em múltiplos da massa do próton. A massa medida é m = 6,64 × 10^-27 kg e a massa do próton é 1,67 × 10^-27 kg. Dividindo: m / m_p = 6,64 / 1,67 ≈ 3,98, ou seja, aproximadamente 4 vezes a massa do próton.
- Identificar a partícula. Uma partícula com carga +2e e massa cerca de 4 vezes a do próton, com 2 prótons e 2 nêutrons, é a partícula alfa (núcleo de hélio-4), emitida em decaimentos alfa de núcleos instáveis. Assim, a resposta correta é a alternativa E, e o gabarito oficial está correto.
- Analisar as alternativas erradas. A) Está errada porque o elétron tem massa cerca de 1800 vezes menor que a do próton, e não aproximadamente igual à massa medida. B) Está errada porque o deutério tem carga +e, mas a carga medida é +2e. C) Está errada porque o próton tem carga +e e massa de 1,67 × 10^-27 kg, muito menor que a medida. D) Está errada porque o pósitron tem carga +e e massa de elétron, muito menor que a medida, e não é compatível com os dados.
💡 Dica: Analise a massa e a carga da partícula para identificar o tipo de radiação.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter se concentrado apenas no sinal da carga ou na ideia de partícula emitida por núcleos, sem comparar a carga e a massa com os valores do experimento. Ele entende a radiação beta como emissão típica, sem verificar os números.
O aluno pode ter calculado corretamente que a massa é cerca de 2 prótons, mas assumiu que a carga é +e sem dividir a carga medida pela carga elementar. Ele ignora que q = +2e.
O aluno pode ter reconhecido que a carga é positiva e igual a +e, mas não comparou a massa medida com a do próton, que é cerca de 4 vezes maior. Ele assume que partículas positivas e nucleares são prótons.
Por que engana: Confundir a partícula alfa com outras partículas emitidas, como beta ou gama, devido à similaridade nas características.
O aluno pode ter associado a carga positiva a um pósitron, sem comparar a massa medida com a massa do elétron. Ele confunde carga positiva com a identidade da partícula.
A carga da partícula é q/e = (3,20 × 10⁻¹⁹)/(1,60 × 10⁻¹⁹) = 2, portanto corresponde a duas cargas elementares positivas. Sua massa é 6,64 × 10⁻²⁷ kg, aproximadamente 4 × 1,67 × 10⁻²⁷ kg. Essas características correspondem ao núcleo de hélio, constituído por dois prótons e dois nêutrons, conhecido como partícula alfa.
Raio-X da questão
radiação nuclear
avaliacao
tipos de radiação nuclear · cálculo de energia de partículas
Revisar os tipos de radiação e suas características.
Confundir a partícula alfa com outras partículas emitidas, como beta ou gama, devido à similaridade nas características.
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pensamento_critico
cientifico
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