Um exemplo de dilatação do tempo e contração do espaço é observado pelo aparecimento de múons como radiação secundária de raios cósmicos. Os múons decaem de acordo com a lei estatística de decaimento radioativo, com tempo de vida de 2,0 μs em um referencial inercial. Considerando uma estimativa de produção de 10^8 múons a 9000 m acima do nível do mar e que se movem na direção da Terra a 0.998c, estime a quantidade de múons detectada na superfície da Terra.

A energia liberada em uma reação nuclear é também chamada de valor Q da reação. Considerando que as massas atômicas do núcleo do hidrogênio 1H, do Hélio, do 7Li são iguais a 1,008u, 4,003u e 7,016u, respectivamente, estime o valor Q em unidades de MeV da reação p + 7Li → 4He + 4He.

Entre 2012 e 2022, a conta média mensal do consumidor residencial de energia elétrica no Brasil aumentou 105% (de R$ 54/mês a R$ 111/mês). No entanto, o que explica esse aumento da conta média acima da taxa de inflação não é a elevação da tarifa (que aumentou menos que a inflação), mas o aumento de 17% do consumo médio de eletricidade das famílias brasileiras. Comparando-se o consumo de 2012 com o de 2022, verifica-se que o consumo residencial médio saltou de 153 kWh/mês para 179 kWh/mês: um aumento de 17%. Fonte: acendebrasil.com.br. Acesso em 13 de novembro de 2023. Considerando o consumo médio de eletricidade das famílias brasileiras em 2022, estime por quantos meses é possível suprir a demanda de eletricidade de uma residência quando, utilizando-se da energia da fissão de 1 g de 235U, com uma taxa típica de 200 MeV liberados por fissão atômica.

Em reações de fusão nuclear 1H + 1H → 2H + e+ + ν, a fusão de dois prótons requer que duas partículas estejam separadas por não mais do que cerca de 10−14 m para que a força atrativa do potencial nuclear supere a força repulsiva Coulombiana. Calcule a temperatura mínima, em unidades de 109 K, de um plasma de hidrogênio que permitirá que um próton com a energia média daqueles no plasma supere a barreira de Coulomb.

Pesquisadores investigam um fragmento de osso encontrado no centro do México, a fim de estimar se ele tem origem em um indivíduo que viveu durante o conflito entre Hernán Cortés e os Astecas, em meados de 1500. O fragmento contém 205,1 g de carbono e tem uma taxa de decaimento beta de 400 decaimentos por minuto. Considerando que a meia-vida do 14C é de 5730 anos e que a taxa de decaimento do carbono em um organismo vivo é de 15,6 decaimentos por grama por minuto, estime a idade da amostra encontrada.

Usando o efeito Doppler, J. Oort e B. Lindblad demonstraram, pela primeira vez, em 1926, que a galáxia está girando. O Sol aparentemente está se movendo em uma órbita circular a uma velocidade de cerca de 2,5 x 105 m/s em direção à constelação de Cygnus. Supondo que a velocidade do Sol seja constante, é possível calcular o tempo para o Sol completar uma revolução em torno do centro da Via Láctea (um “ano solar”) e a massa da Galáxia. Como o Sol está a 28000 anos luz do centro galáctico, um ano solar equivale a 2,1 x 108 anos terrestres. Estime um valor aproximado para a massa da Via Láctea que se encontra dentro da órbita do Sol na galáxia.

A energia de ionização do hélio é igual a 24,60 eV. Suponha que a energia de interação entre os dois elétrons de um átomo de He seja considerada a diferença entre sua energia de ligação comum e a energia de ionização. Considerando que cada elétron se move independentemente em uma órbita de Bohr, a energia de interação pode ser estimada em

Os efeitos desse tipo de exposição à radiação podem ser caracterizados por quatro estágios sequenciais. No período inicial, ou prodrômico, que dura até cerca de 48 horas após a exposição, o indivíduo pode sentir cansaço e náuseas, com perda de apetite (anorexia) e sudorese. A remissão desses sintomas marca o início do segundo estágio, ou latente. Esse período, indo de cerca de 48 horas a 2 ou 3 semanas pós-exposição, é caracterizado por uma sensação geral de bem-estar. Então, no terceiro estágio, ou doença manifesta, que dura até 6 ou 8 semanas após a exposição, vários sintomas se desenvolvem em um curto espaço de tempo. Danos ao sistema hematológico serão evidentes através de hemorragia e infecção. Em doses elevadas, ocorrem sintomas gastrointestinais. Outros sintomas incluem febre, perda de cabelo, letargia e distúrbios de percepção. Se o indivíduo sobreviver, então, um quarto estágio, ou recuperação, dura várias semanas ou meses adicionais. O texto aborda informações características sobre qual manifestação da exposição à radiação?

A atenuação é um efeito de redução no número de fótons em um feixe. Para fótons monoenergéticos, como raios gama de 60 keV, segue uma lei exponencial simples. Para uma radiação polienergética, fótons de energia mais baixa são eventualmente removidos do feixe, produzindo o efeito de endurecimento do feixe. Se um material com 5 mm de espessura transmite 90% de um feixe de fótons monoenergético, calcule o coeficiente de atenuação linear do meio em unidades de cm−1. Dados: ln(0.1) = −2,30; ln(0.5) = −0,69 e ln(0.9) = −0,11.

Um fóton de raios X com energia de 60 keV atinge o fósforo de uma placa de radiografia computadorizada que permite a digitalização da radiação em um aparelho leitor, produzindo uma imagem em uma tela de computador via software. Se o processo descrito produz fótons de luz com comprimento de onda de 415 nm, estime quantos fótons de luz são produzidos, se o coeficiente de conversão de energia para este processo é de 20%.

Calcule a capacidade de armazenamento necessária em megabytes para armazenar um arquivo de vídeo de ultrassom em escala de cinza de 8 bits por pixel, com duração de 12 segundos e com dimensões de 512 por 512 pixels, dado que a taxa de quadros do vídeo é de 60 quadros/segundos.

O modo de ultrassom Doppler espectral tem um maior potencial de risco térmico, uma vez que pode produzir um aumento de temperatura de até 8°C devido às altas frequências de repetição de pulso e de comprimento do pulso. Isso pode ser agravado, se o feixe for mantido estacionário por um longo período. Dessa forma, o ultrassonografista pode tomar a seguinte estratégia para reduzir a probabilidade de riscos térmicos em um exame que utiliza ultrassom:

Considerando a E POSIÇÃO EM SITUAÇÃO DE EMERGÊNCIA para fins da NORMA CNEN 3.01 RESOLUÇÃO 164 14, E MARÇO 2014 sobre as IRETRIÇÕES SICAS E PROTEÇÃO RADIOLOGICA, no caso de exposições ocupacionais recebidas no curso de uma intervenção, diversos requisitos devem ser cumpridos, conforme apropriado, em relação às equipes de intervenção. Nesse contexto, assinale a alternativa CORRETA.

A diferença de massa entre a soma das massas dos componentes individuais de um núcleo atômico que contém “Z” prótons e “A – Z” nêutrons, e a massa total do núcleo é chamada de defeito de massa Δm e seu equivalente em energia Δmc2 é a energia de ligação total do núcleo. A energia de ligação por núcleon varia com o número de núcleons “A” e é da ordem de ~8 MeV/nucleon. Estime a energia de ligação por núcleon de uma partícula alpha. Considere que a massa neutra de 4He é igual a 4,003u.

Uma partícula viaja em um acelerador linear e tem velocidade de módulo igual a 2,60 x 108 m/s. Então, sua inércia de movimento translacional é igual a quantas vezes sua inércia de repouso?

Califórnio (Cf) é um elemento transurânico radioativo sintético da série dos actinídeos, com número atômico Z = 98 e 20 radioisótopos conhecidos e apenas o Cf-252 é de interesse comercial e foi considerado útil em uma ampla gama de áreas especializadas da ciência, indústria e medicina. Considerado um emissor intenso de nêutrons, é amplamente utilizado em diversas áreas da ciência, como no estudo da fissão nuclear, na radiografia de nêutrons, na inicialização de reatores nucleares, entre outros. O Cf-252 decai através de dois modos de decaimento radioativo: (1) decaimento alfa, com meia-vida de 2,73 anos e fração de ramificação 0,969, e fissão espontânea acompanhada de emissão de nêutrons com meia-vida de 85,5 anos e fração de ramificação 0,031. Determine a meia-vida efetiva de uma fonte de 25298Cf.

O radônio é um gás nobre inerte que se mistura ao ar e possui 36 isótopos conhecidos, todos radioativos. Ocorre naturalmente como o produto do decaimento do urânio ou do tório, e seu isótopo mais comum é o radônio-222, que é um produto filho do decaimento do rádio-226. Estime a energia de decaimento para o decaimento alfa do radônio-222 em polônio-218: 22288Rn → 21888Po + 42He considerando que as massas atômicas do radônio e do polônio são iguais a 222,018u e 218,009u, respectivamente.

Seis modos de interação de fótons com átomos absorvedores são importantes para a física médica. Cada um desses modos de interação tem suas próprias características peculiares; algumas delas são comuns a vários dos modos, e outras são específicas de um determinado modo. Assinale a alternativa que descreve um possível modo de interação de fótons com átomos absorvedores corretamente.

Uma aproximação de um sistema de uma partícula em um poço infinito unidimensional consiste em um elétron, movendo-se em um fio metálico. Em média, o potencial dentro do fio é constante, mas aumenta expressivamente em cada extremidade não-condutora. Supondo que um elétron esteja confinado em um fio de 1,0 cm de comprimento, obtenha a energia do estado fundamental do elétron em unidades de 10−15 eV.

Considerando as definições e siglas adotadas para fins da NORMA CNEN 3.01 RESOLUÇÃO 164 14 E MARÇO 2014 sobre as IRETRIÇÕES SICAS E PROTEÇÃO RADIOLOGICA, assinale a alternativa CORRETA.

O primeiro estado excitado do átomo de hidrogênio está 10,2 eV acima do estado fundamental. Qual é a razão entre o número de átomos no primeiro estado excitado e o número no estado fundamental em um sistema de temperatura de 150 milhões de K no interior de um reator de fusão nuclear?

Duas esferas metálicas concêntricas, de espessura finita e no vácuo, formam um capacitor esférico. A esfera interna tem dimensões radiais R1 < R2 e carga QA, enquanto que a esfera externa tem dimensões radiais R3 < R4 e carga QB, conforme ilustra a figura a seguir. Se QA = −QB, a capacitância do sistema é proporcional a

Um gás monoatômico obedece à equação P = NT(V − Nb) – N2a/V2 de van der Waals, onde p representa a pressão, N é o número de partículas, a e b são constantes, V é o volume, T é a temperatura, e N possui uma capacidade calorífica CV = 3N2 no limite V → ∞. Determine a entropia de van der Waals do gás, S(T, V) a menos de uma constante aditiva.

Considere que uma partícula de massa m se move ao longo do eixo x e que sua função de onda é dada por φ(x) ~ 1 cosh(λx), onde λ é uma constante. Sabendo que o potencial V(x) é desprezível no infinito, podemos afirmar que a energia do estado fundamental E obedece à relação

O raio do átomo de hidrogênio é estimado em aproximadamente 50 pm. Se um elétron estiver confinado em uma dimensão da ordem do núcleo do hidrogênio, qual é a menor incerteza em qualquer medição simultânea da componente de momento px deste elétron em unidades de 10−24 kg m/s?

Considerando a penetrabilidade das radiações alfa, beta, gama e de nêutrons na matéria e os possíveis meios de proteção para essas radiações, assinale a alternativa CORRETA.

Um radionuclídeo comum usado em procedimentos de diagnóstico em medicina nuclear é o tecnécio-99m, ou Tc-99m, que é um isômero nuclear metastável do tecnécio-99. Uma fonte radioativa de Tc-99m encontrada em um departamento de medicina nuclear decai para 1/16 de sua atividade original após 24 horas. Qual é a meia-vida dessa fonte radioativa?

Um íon de elétron único emite um fóton de comprimento de onda λ = 1170 angstrons, quando seu elétron faz uma transição do nível de energia atômica n = 4 para o n = 3. Suponha que a massa nuclear seja infinita em comparação com a massa do elétron. Determine o número atômico Z do núcleo do íon.