Suponha que um cíclotron pode acelerar tanto núcleos de átomos de hidrogênio ...

Suponha que um cíclotron pode acelerar tanto núcleos de átomos de hidrogênio quanto de oxigênio-18 com a mesma frequência. Sabendo que o campo magnético de um cíclotron necessário pra acelerar uma ...

Q1148467 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026

Suponha que um cíclotron pode acelerar tanto núcleos de átomos de hidrogênio quanto de oxigênio-18 com a mesma frequência. Sabendo que o campo magnético de um cíclotron necessário pra acelerar uma partícula com uma dada frequência é diretamente proporcional à massa da partícula e inversamente proporcional à sua carga elétrica, qual é o valor aproximado da razão entre os campos magnéticos necessários para acelerar os núcleos de oxigênio 18 e de hidrogênio?

a) 1
b) 0,50
c) 2,00
d) 0,44
e) 2,25

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Ingrid Nunes EQUIPE
08/10/2026 • 07:01

Vamos falar sobre o funcionamento básico de um cíclotron. Esse dispositivo usa um campo magnético para fazer partículas carregadas girarem em movimentos circulares, acelerando-as. A frequência de rotação depende da relação entre a carga e a massa da partícula, pela fórmula da frequência ciclotrônica f = (qB)/(2πm). No problema, diz que o campo magnético B necessário para acelerar a partícula com uma dada frequência é diretamente proporcional à massa m e inversamente proporcional à carga q, ou seja, B ∝ m/q.

No caso da questão, queremos achar a razão entre os campos magnéticos para os núcleos de oxigênio-18 e de hidrogênio, ou seja, B_O / B_H = (m_O / q_O) / (m_H / q_H) = (m_O / m_H) * (q_H / q_O).

O núcleo de hidrogênio é um próton, com massa m_H e carga +e. Já o núcleo de oxigênio-18 tem número atômico 8, ou seja, 8 prótons, e é positivo com carga +8e. Sua massa é aproximadamente 18 vezes a massa do próton (por ser oxigênio-18).

Substituindo: B_O / B_H = (18 m_H) / m_H * (e) / (8 e) = 18 / 8 = 2,25.

Portanto, a razão entre os campos magnéticos é aproximadamente 2,25, alternativa (e).

Questões sobre Física Moderna

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Q1148480 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
Um fóton com energia hv interage com um material de número atômico Z através do efeito fotoelétrico. Sobre o efeito fotoelétrico, é correto afirmar que a seção de choque por
- a) átomo varia com a energia do fóton de forma monotônica, contínua e proporcional hv^–3 .
- b) elétron tem valores mínimos em energias ligeiramente superiores às de ligação do elétron.
- c) átomo varia de forma diretamente proporcional a Z² para materiais de baixo número atômico.
- d) elétron varia de forma diretamente proporcional a hv³ para materiais de alto número atômico e altas energias.
- e) grama varia de forma aproximada diretamente proporcional a Z³ para materiais de alto número atômico.
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Q1148478 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
O acelerador de elétrons do Sirius acelera elétrons até quase a velocidade da luz, com energia de 3 GeV, visando produzir radiação sincrotron. Considerando que a energia cinética do elétron é muito maior que sua energia de repouso e usando a aproximação p ≅ E/c, qual é o comprimento de onda de De Broglie associado a este feixe de elétrons?

Dados: c = 3 × 10⁸ m/s, h ≅ 6,6 × 10^–34J.s, e 1 eV = 1,6 × 10^–19J
- a) 2 × 10^–14 m
- b) 4 × 10^–14
- c) 4 × 10^–16 m
- d) 6 × 10^–16 m
- e) 2 × 10^–19 m
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Q1148477 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
As soluções da equação de Schrödinger permitem obter as autofunções, autovalores e funções de onda para sistemas relacionados a partículas não ligadas e ligadas para diferentes formas da função de energia potencial V(x).

Assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, (I) o tipo de sistema físico, (II) o principal resultado da solução da equação de Schrödinger e (III) um exemplo físico de aplicação para esse sistema.
- a) (I) Potencial degrau, com energia total da partícula acima do topo do degrau; (II) efeito túnel; (III) próton em um feixe de ciclotron.
- b) (I) Barreira de potencial, com energia total da partícula acima do topo da barreira; (II) quantização da energia; (III) emissão de partícula alfa.
- c) (I) Barreira de potencial, com energia total da partícula abaixo do topo da barreira; (II) reflexão parcial na descontinuidade do potencial; (III) átomo de uma molécula diatômica vibrando.
- d) (I) Poço de potencial quadrado finito, com energia total da partícula abaixo do topo do poço; (II) quantização da energia; (III) nêutron num estado ligado no núcleo.
- e) (I) Potencial do oscilador harmônico simples; (II) energia de ponto zero; (III) nêutron num estado ligado ao núcleo.
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Q1148476 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
Suponha que, em um experimento semelhante ao realizado em 1923 por Compton, um feixe de raios X de 500 keV é espalhado por um alvo, e o espalhamento é medido a um dado ângulo. Os raios X espalhados são medidos com energia de 250 keV. Neste experimento, qual é o valor do deslocamento Compton?

Dados: c = 3 x 10⁸ m/s e h = 4 × 10^–15 e V.s.
- a) 0,012 A
- b) 0,024 A
- c) 0,12 A
- d) 1,2 A
- e) 2,4 A
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Q1148475 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
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No modelo atômico de Bohr, os elétrons em um átomo se movem em uma órbita circular ao redor de um núcleo denso e carregado positivamente. Para a questão, considere que o desenvolvimento do modelo de Bohr combinou as leis clássicas da mecânica e da eletrostática com a teoria quântica. Assuma que m é a massa do elétron, r é o raio da órbita circular, v é a velocidade do elétron na órbita e n representa o número quântico associado a cada órbita.

Assinale a alternativa correta a respeito das previsões do modelo de Bohr sobre a emissão e/ou absorção de radiação eletromagnética.
- a) Em um processo em que o átomo absorve energia, um elétron sofre uma transição de um estado excitado para o estado fundamental.
- b) O estado fundamental do átomo será o estado no qual o elétron tem a maior energia, sendo chamado de estado excitado.
- c) O átomo excitado emite energia na forma de radiação eletromagnética para voltar ao estado fundamental.
- d) Para retornar ao estado fundamental o átomo emite radiação eletromagnética em um intervalo contínuo de frequências.
- e) Em um grande número de processos de excitação e desexcitação, o espectro atômico é composto por radiação de uma única frequência.
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Q1148469 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
O contador Geiger-Müller é um detector a gás, em que uma única ionização no gás provoca uma avalanche de ionizações, fornecendo um sinal único, independentemente da quantidade de energia depositada no meio. Sobre a mistura de gases que preenche esse tipo de detector, é correto afirmar que
- a) um gás nobre é usado em pequena proporção para auxiliar na extinção da descarga produzida pela avalanche de ionizações.
- b) o gás de extinção (quenching) é, em geral, constituído de moléculas pequenas que neutralizam os elétrons produzidos na ionização.
- c) um gás que permite a formação de íons negativos é usado em grande proporção para produzir a multiplicação de cargas.
- d) um gás nobre é utilizado em grandes proporções porque ele é composto de moléculas diatômicas que têm alto potencial de ionização.
- e) o gás de extinção (quenching) é usado em pequena proporção e reduz o tempo de resposta do detector.
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Q1148468 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
Um acelerador de elétrons operando a 22 MeV fornece energia cinética a elétrons (massa m_e ) que chegam a 99,9c, sendo c a velocidade da luz. Com essa velocidade, o Fator de Lorentz utilizado nas equações relativísticas é da ordem de 44. Dadas essas considerações, qual é a massa dinâmica dos elétrons (m_d ) em movimento e quanto tempo, aproximadamente, passa para estes elétrons em seu referencial se o acelerador ficar ligado por 22 segundos?
- a) m_d = m_e /44 e passaram 500 milissegundos.
- b) m_d = 44 m_e e passaram 500 milissegundos.
- c) m_d = 44 me e passaram 16 minutos.
- d) m_d = 44 m_e e passaram 22 segundos.
- e) m_d = m_e e passaram 500 milissegundos.
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Q1148465 • Física • Física Moderna • VUNESP • Hospital Sírio Libanês • Física Médica • 2026
Em relação ao Pico de Bragg, é correto afirmar que este fenômeno
- a) ocorre com partículas carregadas leves, uma vez que o poder de freamento por colisão aumenta com a diminuição da energia da partícula devido a interações colisionais.
- b) não ocorre com partículas carregadas pesadas, uma vez que suas trajetórias são muito variadas e, à medida que suas energias diminuem devido a interações radiativas, há uma dispersão da energia depositada.
- c) ocorre com partículas carregadas pesadas devido ao aumento da densidade de ionizações com a redução da energia cinética das partículas.
- d) ocorre com partículas carregadas leves, uma vez que suas trajetórias não variam muito; à medida que suas energias diminuem devido a interações colisionais, há uma maior densidade de ionizações.
- e) não ocorre com partículas carregadas pesadas, uma vez que o poder de freamento por colisão aumenta com a diminuição da energia da partícula devido a interações radiativas.
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Q1146864 • Física • Física Moderna • EsPCEx • EsPCEx • EsPCEx • 2026
Recobrir veículos elétricos com painéis solares pode aumentar a autonomia desses veículos, mas a área disponível para captar a luz do Sol é limitada. Uma alternativa promissora é o uso de células solares de perovskita semitransparentes, que podem ser aplicadas em vidros e tetos solares do veículo, aumentando, assim, a área de captação da luz solar sem afetar significativamente a visibilidade em seu interior.

(www.inovaçãotecnologica.com.br, 15.05.2026. Adaptado.)

As perovskitas usadas em células solares são materiais semicondutores. Um exemplo famoso dessas perovskitas é o composto CH₃ NH₃ PbI₃ . Quando a luz incide sobre a superfície desse material, ocorre uma movimentação de cargas elétricas no semicondutor, gerando corrente elétrica. Essa movimentação de cargas elétricas teve sua compreensão iniciada pelos estudos de
- a) Arnold Sommerfeld, que aperfeiçoou o modelo de Bohr ao propor órbitas eletrônicas elípticas para explicar transições eletrônicas em materiais sólidos.
- b) Marie Curie, que relacionou a emissão espontânea de radiação pelos materiais à geração de correntes elétricas em dispositivos sólidos.
- c) Ernest Rutherford, que previu a existência de prótons livres que poderiam saltar do núcleo para a eletrosfera, gerando um movimento de cargas elétricas.
- d) Joseph J. Thomson, que previu a existência de elétrons se movimentando em feixes luminosos.
- e) Niels Bohr, que explicou os saltos de elétrons para níveis superiores ao receberem uma energia externa.
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Q1146597 • Física • Física Moderna • IDECAN • CBM DF • CBM DF • 2025
O radioisótopo cobalto-60 (⁶⁰Co) foi produzido pela primeira vez em reatores nucleares na década de 1940 e, desde então, passou a ter aplicações amplas e estratégicas. Em radioterapia, é usado para o tratamento de diferentes tipos de câncer; na indústria, aplica-se em radiografias para inspeção de soldas e estruturas metálicas, bem como na esterilização de materiais médicos e alimentos. Por outro lado, acidentes como o de Goiânia (1987), envolvendo o manuseio inadequado de uma fonte de ⁶⁰Co, mostraram o elevado risco de contaminação quando não há controle adequado. Do ponto de vista nuclear, o ⁶⁰Co sofre decaimento β⁻, formando níquel-60 em estado excitado, que emite fótons gama ao retornar ao estado fundamental. Com base nessas informações, marque o item correto.
- a) O ⁶⁰Co é emissor de partículas alfa, razão pela qual é preferido em radioterapia para atingir tecidos profundos com alta penetração.
- b) O ⁶⁰Co é estável, mas quando ativado em reatores libera diretamente radiação gama sem passar por decaimento β⁻.
- c) O decaimento do ⁶⁰Co gera níquel-60 em estado excitado, que emite radiação gama de alta energia; essa característica torna o radionuclídeo útil na esterilização de materiais médicos e no tratamento de tumores.
- d) A radiação gama associada ao ⁶⁰Co apresenta baixa penetração, de forma semelhante à radiação alfa, sendo facilmente bloqueada por uma folha de papel.
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