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Física1ª sérieBNCC EM13CNT103Difícil⏱ medio

Debate recente questiona a segurança de antenas de 5G em áreas urbanas. Alguns afirmam que a radiação poderia…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT103

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

Debate recente questiona a segurança de antenas de 5G em áreas urbanas. Alguns afirmam que a radiação poderia causar mutações genéticas por ionização. Estudos de campo registraram frequência de 3,5 GHz e densidade de potência média de 10 W/m2. Considerando a constante de Planck h = 6,6x10^-34 J·s e que a energia mínima para ionizar moléculas biológicas é da ordem de 10 eV (1,6x10^-18 J), avalie esses argumentos. Analise o texto-base e identifique a justificativa que refuta a alegação de que a radiação de 5G causaria mutações genéticas por ionização.

  1. A) Promover efeito fotoelétrico em células ocasionando emissão de elétrons
  2. B) Ter energia de fóton muito inferior àquela necessária para quebrar ligações moleculares
  3. C) Gerar aumento de temperatura do tecido corporal capaz de desnaturar o DNA
  4. D) Causar ressonância molecular que fratura filamentos de DNA por vibração
  5. E) Induzir correntes elétricas de alta frequência suficientes para ionizar átomos nos tecidos

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

  1. Para ionizar uma molécula, cada fóton precisa ter energia igual ou superior ao limiar de 10 eV, que equivale a 1,6x10^-18 J. Esse é o critério que decide o resultado. Passo 2: Calcule a energia de um fóton de 5G pela relação E = h x f = 6,6x10^-34 x 3,5x10^9 = 2,31x10^-24 J, o que equivale a cerca de 1,4x10^-5 eV. Passo 3: Compare os valores: 1,6x10^-18 / 2,31x10^-24 é aproximadamente 7x10^5. Cada fóton tem energia cerca de 700 mil vezes menor que a necessária para ionizar uma molécula biológica. Portanto a alternativa B é a justificativa correta que refuta a alegação. Passo 4: A densidade de potência de 10 W/m2 não muda essa conclusão. Ela indica quantos fótons chegam por segundo por área, mas não a energia de cada fóton. Aumentar a intensidade não faz um único fóton adquirir energia suficiente para quebrar ligações. Passo 5: Por que as outras alternativas não servem como refutação: A) o efeito fotoelétrico exige fótons acima da função trabalho do material, e fótons de 3,5 GHz não atingem esse valor, mas a alternativa descreve um mecanismo, não a razão que derruba a alegação. C) aquecimento é um efeito térmico, diferente de ionização, e o enunciado não traz dados de temperatura. D) ressonância molecular que fratura o DNA por vibração não é o mecanismo de ionização discutido e não aparece nos dados. E) correntes elétricas induzidas não são o conceito de energia por fóton usado no enunciado. Passo 6: Conclusão: a análise quantitativa da energia do fóton é o argumento decisivo, e ele aponta para a alternativa B.

💡 Dica: Calcule a energia do fóton e compare com a energia mínima para ionização.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno associa a ionização ao efeito fotoelétrico sem verificar se a energia do fóton supera o limiar do material. Ele supõe que qualquer onda eletromagnética pode arrancar elétrons.

Por que engana: Confundir energia de radiação com efeito térmico ou outros efeitos não ionizantes.

B Correta

Energia de fóton em 3,5 GHz (~2,3x10^-24 J) é milhares de vezes menor que 1,6x10^-18 J, impedindo ionização.

C Erradaerro: Senso comum

O aluno pensa que a radiação danifica tecidos principalmente por aquecimento, como no forno de micro-ondas. Ele desloca o foco da ionização para um efeito térmico que não é o argumento do enunciado.

D Erradaerro: Conceitual

O aluno imagina que o DNA pode ser fraturado por vibração ressonante, como uma estrutura mecânica que quebra com a frequência certa. Ele não compara a energia do fóton com a energia de ligação molecular.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno confunde correntes elétricas induzidas em tecidos com a energia transportada por cada fóton. Ele supõe que altas frequências geram energia suficiente para ionizar átomos, sem fazer o cálculo.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil
Bloom Analisar
Leitura medio
Discriminação alto
Peso pedagógico medio
Autonomia do enunciado completo
Cobertura da habilidade unica
🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ interpretativa🧩 consolidacao
🎯 Conceito central

energia de fótons e ionização

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia de fótons · constante de Planck

📚 Reveja

estude energia de fótons e ionização molecular

⚠️ Erro mais comum

Confundir energia de radiação com efeito térmico ou outros efeitos não ionizantes.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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