Começamos nosso 2º Bimestre, peço o engajamento e a dedicação de vocês. Juntos venceremos as dificuldades!

Abaixo está o link de uma avaliação que servirá para diagnosticar as habilidades em defasagem:

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfLxuHU-NoRiCYxZirf_WSB-o9NzSPtugF_5pVrMx6mXb4fmQ/viewform?vc=0&c=0&w=1

Desconsiderar a data do cabeçalho:

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdyJJRaQrN0Rp_pFnbeQZGabwUm0ClElxPnwl4IRnLKbYKOJA/viewform?vc=0&c=0&w=1

Atividade:
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdIHkLZYelJ8MdHetRA2ttaCLa5hsdjPU6kRwgWsDahtE5Sg/closedform

2ª Semana
Atividades:
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScllqJJOGhFGLbdD1ysBEXtygroWWIwp6c5pTCTmHTyZ4NaGw/viewform?vc=0&c=0&w=1

3ª Semana
3º Ano - ENSINO MÉDIO - EE PEDRO NUNES ROCHA – 2º Bimestre - 2020

Quer estudar um pouco mais? Veja o conteúdo em:

Eletricidade: https://www.todamateria.com.br

Se gostou, assista aos vídeos.

Carga elétrica : https://www.youtube.com/watch?v=46nINK2nsX8

Corrente elétrica: https://www.youtube.com/watch?v=o3rHWIBeNUc

Tensão e Potência elétrica: https://www.youtube.com/watch?v=lHxwOQykNR0

Continue ........

Agora estude os conteúdos e faça alguns exercícios.

TEORIA – ELETRICIDADE

1. ELETRICIDADE:

1.1. Intensidade da Corrente Elétrica:

A intensidade da corrente elétrica, representada pela letra ‘i’, designa a quantidade de carga elétrica (Q) que atravessa um condutor em determinado intervalo de tempo (Δt).
No sistema internacional sua unidade de medida é o Ampère (A), sendo calculada através da seguinte expressão:
Onde,

SEMANA 20/07 A 24/07

AVALIAÇÃO/RECUPERAÇÃO

EE Pedro Nunes Rocha – Avaliação de Física - Prof. Rui - 2º Bimestre – Dia: ____/07/2020.

3º EM: _A_ - Aluno(a): _______________________________________ Nº: _______

01. Chuveiros elétricos, lâmpadas incandescentes, fios condutores e ferros elétricos possuem algo em comum: todos

podem ser classificados no mesmo grupo de dispositivos elétricos. Esses dispositivos podem ser considerados como:

a) Disjuntores

b) Receptores

c) Resistores

d) Fusíveis

e) Geradores

02. Alguns dispositivos de segurança utilizados em circuitos elétricos possuem o intuito de interromper a passagem

de grandes correntes elétricas que poderiam ser prejudiciais para o seu funcionamento. São dispositivos de

segurança:

a) Fusível e disjuntor

b) Pilhas

c) Resistor e varistor

d) Interruptor

e) Amperímetro e voltímetro

03. Você constrói três resistências elétricas, R A , R B  e R C , com fios de mesmo comprimento e com as seguintes

características:

I. O fio de resistência R A , tem resistividade 1,0· Ω·m e diâmetro de 0,50 mm.

II. O fio de resistência R B , tem resistividade 1,2·Ω·m e diâmetro de 0,50 mm.

III. O fio de resistência R C , tem resistividade 1,5·Ω·m e diâmetro de 0,40 mm.

Pode-se afirmar que:

a) R C  > R B  > R A.

b) R A  > R B  > R C . Use em todos os exercícios: ; R é a resistência elétrica dos fios

c) R B  > R A  > R C . condutores, é a resistividade do material do fio condutor, A é a área de

d) R B  > R C  > R A . secção transversal do fio condutor e L é o comprimento do fio condutor.

e) R C  > R A  > R B . Esta equação é a Segunda Lei de Ohm.

04. A niquilina é uma liga de cobre(67%), níquel(30%) e manganês(3%) usada para fabricação de resistências

elétricas. Uma resistência feita com esta liga possui área de secção transversal correspondente a 5 mm 2 . Sabendo

que a resistividade da liga é de 0,40 Ω., a uma temperatura de 20ºC, determine a resistência para 2 m desse fio.

a) 8,0 Ω;

b) 0,8 Ω;

c) 1,6 Ω;

d) 0,16 Ω;

e) 0,016 Ω.

05. Um circuito tem 3 resistores idênticos, dois deles colocados em paralelo entre si, e ligados em série com o

terceiro resistor e com uma fonte de 12 V. A corrente que passa pela fonte é de 5,0 mA. Qual é a resistência de cada

resistor, em kΩ?

a) 2,40 b) 1,80 c) 1,2 d) 0,80 e) 0,60

Link avaliação 3º ano A

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScLu6HaYh3Rhzzg68QC42IkOCMYZ9fzNhYGbaAZ-jtYW9wVVw/viewform?vc=0&c=0&w=1

Atividades de Física - 3ºEM -01/09 a 31/09 – EE Pedro Nunes Rocha – 3º Bimestre – Prof. Rui.

Nome: _________________________________ Número : ____ Série: ____ .

01. Essa usina tem como objetivo a produção de uma quantidade considerável de energia a partir do processo de fissão nuclear, no qual núcleos de alguns isótopos radioativos são bombardeados por nêutrons. Os isótopos mais comuns utilizados no processo de fissão nuclear são o Urânio e o Plutônio, representados abaixo:

₉₂U²³⁵ e ₉₄Pu²³⁹

Um isótopo radioativo sofre o fenômeno da fissão nuclear quando, por meio de uma reação em cadeia, forma:

a) dois ou mais núcleos atômicos menores.

b) um único núcleo atômico menor.

c) dois ou mais núcleos atômicos maiores.

d) um único núcleo atômico maior.

02. “A bomba

reduz neutros e neutrinos,

e abana-se com o leque da reação em cadeia”

ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na

a) fissão do ²³⁵U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.

b) fissão de ²³⁵U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo ²³⁸U, enriquecendo-o em mais ²³⁵U.

c) fissão do ²³⁵U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.

d) fusão do ²³⁵U com ²³⁸U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.

e) fusão do ²³⁵U com ²³⁸U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

03. Alguns exemplos de materiais que podem ser utilizados nos reatores de fissão nuclear, por serem físseis, são:

U²³⁵ e Pu²⁹⁴

De acordo com o exposto, podemos afirmar que um material físsil é aquele que é capaz de originar:

a) dois ou mais núcleos atômicos menores.

b) um único núcleo atômico menor.

c) dois ou mais núcleos atômicos maiores.

d) um único núcleo atômico maior.

04. No sol, ocorre a combinação de isótopos do hidrogênio para formar hélio, com subsequente liberação de grande quantidade de energia. A equação dessa reação pode ser representada assim:

₁H² + ₁H³ → ₂ He⁴ + ₀n¹

Reação desse tipo ocorre, por exemplo, na explosão da bomba de hidrogênio. Considerando as informações dadas e as características da referida reação, todas as alternativas estão corretas, exceto

a) A reação nuclear é altamente exotérmica.

b) O novo núcleo é formado através da fusão.

c) A energia liberada pode ser convertida em energia elétrica.

d) A fissão nuclear de isótopos do hidrogênio produz nêutrons.

05. O sonho de muitos cientistas é conseguir aproveitar a energia liberada em reações de fusão para a produção de energia elétrica, porém os reatores usados atualmente em usinas nucleares são de fissão nuclear, que é o processo contrário à fusão e que produz uma quantidade menor de energia. Esse sonho deve-se ao fato de o uso da fusão apresentar diversos benefícios com relação ao processo de fissão, como:

a) Utiliza apenas urânio para a geração de energia.

b) Apresenta excessivo aquecimento da água do oceano.

c) Produz uma grande quantidade de rejeito radioativo.

d) Utiliza materiais de fácil obtenção.

06. ENERGIA NUCLEAR

Rosa de Hiroshima

“Pensem nas crianças

Mudas telepáticas

Pensem nas meninas

Cegas inexatas

Pensem nas mulheres

Rotas alteradas

Pensem nas feridas

Como rosas cálidas

Mas, oh, não se esqueçam

Da rosa da rosa

Da rosa de Hiroshima

A rosa hereditária

A rosa radioativa

Estúpida e inválida

A rosa com cirrose

A anti-rosa atômica

Sem cor sem perfume

Sem rosa sem nada”

Gerson Conrad e Vinícius de Moraes: poema cantado por Secos e Molhados. Vocal Ney Matogrosso: https://www.youtube.com/watch?v=DwVc0G3IKU4.

O poema refere-se à Rosa de Hiroshima como “radioativa, estúpida, inválida”, destacando os efeitos nocivos da radioatividade, um dos subprodutos da energia nuclear e que pode vazar para o ambiente através do lixo atômico ou por acidentes, como o que ocorreu na usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia. Entre as vantagens da energia nuclear, que compensam os perigos de possíveis acidentes, destacam-se:

a) o fato de ser renovável, não causar grandes impactos ambientais, como as hidrelétricas, e não ser fonte de conflitos entre países, pois não é uma fonte finita.

b) a presença, na geração de energia, tanto de capitais privados como estatais, pois as usinas nucleares são investimentos de baixo custo e retorno rápido.

c) o combustível (urânio enriquecido) é relativamente barato, a geração de resíduos é pequena e não há geração de gases que intensificam o efeito estufa.

d) a abundância do combustível (urânio) em todo o mundo, o baixo custo de implantação de usinas nucleares e a tecnologia acessível aos países pobres.

e) o controle internacional sobre a geração de energia nuclear e a legislação ambiental rígida, que restringem a construção de usinas pelos países que não seguem as normas.

07. Leia os textos e responda:

Sob rígidas sansões da ONU por conta de seu programa nuclear, o governo do país anunciou que atingiu 3 mil centrífugas para enriquecimento de urânio. O país afirma que seu programa visa produzir energia, mas EUA e União Europeia temem que o país busque a bomba atômica.

Relatório emitido pela AEIA, a Agência Internacional de Energia Atômica, menciona que o país tem 2 mil centrífugas e outras 620 em fase de teste. Mergulhado numa grave crise econômica, o país aceitou desativar todo o seu programa nuclear até o fim deste ano, informou o principal negociador nuclear dos EUA e secretário assistente de Estado, Chistropher Hill, após negociações em Genebra. Em troca o país receberá compensação política e econômica.

Folha de São Paulo, 3/9/2007.

Os textos referem-se respectivamente a dois países cujos programas nucleares preocupam a comunidade internacional.

Os países são:

a) Irã e Paquistão

b) Irã e Coreia do Norte

c) Coreia do Norte e Paquistão

d) Coreia do Norte e Turquia

e) Paquistão e Síria

08. Sempre que uma partícula eletricamente carregada desloca-se em algum meio com uma velocidade maior que a velocidade de propagação da luz nesse meio, ela emite uma luz visível e bastante característica, chamada radiação Cherenkov. O efeito foi descoberto pelo físico russo Pavel Cherenkov, junto a Il´já Mikhailovich Frank e Igor Yevgenyevich. Em 1958, os três receberam o prêmio Nobel de Física pela descoberta e interpretação desse fenômeno físico. Tal fenômeno é observado em Reatores Nucleares de Pesquisa ou de Potência (Geradores de Energia Elétrica), qual é a coloração da luz emitida nestes Reatores?

a) amarela

b) rosa

c) verde

d) azul

f) branca

1ª Atividade de Física - 3ºEM – 4º Bimestre 2020 – EE Pedro Nunes Rocha – Prof. Rui.

Nome: _________________________________ Número : ____ Série: ____ Turma: ____ .

1. Usina Nuclear

Usina Nuclear é uma unidade industrial construída para produzir energia elétrica a partir de materiais radioativos. A energia nuclear é uma alternativa às limitações de fontes naturais, como rios (energia hidrelétrica), carvão, gás e petróleo. Também demonstra mais eficiência na comparação com outras fontes de energia (eólica) e tem o custo final menor que a maioria das tecnologias empregadas atualmente.

Hoje, 31 países exploram a energia nuclear. Os 388 reatores em atividade têm capacidade de atender 10% da necessidade de energia elétrica do mundo. A maioria dos reatores está instalada no Japão. A partir de 2014, o mercado observou queda na produção, que chegava a 17,6% da demanda mundial em 1996.

1.1. Energia Nuclear

A energia nuclear é produzida pelo processo denominado fissão (divisão) do átomo. Quando a energia do átomo é liberada rapidamente é transformada em luz. Se for liberada lentamente, contudo, a energia é liberada na forma de calor, que é usado nas usinas nucleares.

Hoje, o elemento químico utilizado para a geração da energia nuclear é o Urânio. Há outros em estudo, mas não para comercializar, como ocorre com o Urânio.

1.2. Como Funciona

Para a usina nuclear funcionar, a usina nuclear contém uma estrutura que é denominada vaso de pressão. Nele há água usada para refrigerar o núcleo do reator, onde está o combustível nuclear. A água circula no gerador de vapor em uma estrutura chamada de circuito primário. Quando o circuito primário aquece, uma corrente de água passa por dentro do gerador – que é o circuito secundário.

Dentro do circuito secundário, a água é transformada em vapor e é isso que faz com que as turbinas se movimentem e gerem a energia elétrica.

1.3. Vantagens e Desvantagens

As principais vantagens da energia nuclear são: menor custo de produção, menor custo de transporte, menor custo para entrega nos locais de demanda.

Para ter uma ideia, um quilo de madeira produz 2 kWh; a mesma quantidade de carvão produz 3 kWh e de óleo 4 kWh. Se usarmos 1 metro cúbico de gás natural teremos 6 kWh. No entanto, se usarmos 1 quilo de Urânio, vamos obter 60 kWh. Além disso, as usinas nucleares pressionam menos o meio ambiente porque são consideradas fontes de energia limpa e não emitem os gases que provocam o efeito estufa.

Há locais em que a exploração da energia nuclear são altamente vantajosas, como na Sibéria, onde a alternativa seria o uso do carvão.

A principal desvantagem de uma usina nuclear está nas consequências dos acidentes. Embora sejam equipados com sistemas de segurança reforçados, os acidentes são uma possibilidade e pode prejudicar o entorno e inviabilizar permanentemente as usinas.

1.4. Energia Nuclear no Brasil

A energia nuclear representa 2,8% da oferta no Brasil hoje, conforme dados da Eletronuclear () e abastecem o Rio de Janeiro. A maioria da energia gerada hoje é de origem hidráulica, chega a 65%. O Brasil tem duas plantas nucleares em atividade, Angra I, que gera 640 MW e Angra 2, com capacidade e geração de 1.350 MW.

Angra 1

Os estudos para a produção da energia nuclear no brasil começaram em 1968. O local escolhido foi Angra dos Reis, no Rio de Janeiro. A construção de Angra 1 começou em 1972 e a operação inciou em 1º de janeiro de 1985. Hoje, a usina ocupa uma área de 37,9 mil metros quadrados e gera energia suficiente para abastecer 9,9 milhões de habitantes.

Angra 2

A construção de Angra 2 começaram em 1976, mas somente em 1981 começou a edificação do prédio que seria ocupado pelo reator. Devido à falta de recursos do governo federal, as obras foram paralisadas em 1983 e só retomadas em 1994. A usina começo a funcionar em 1º de fevereiro de 2001 e está instalada em uma área de 93,8 mil metros. A capacidade de abastecimento de Angra 2 é suficiente para atender 20,8 milhões de habitantes.

Angra 3

A terceira usina nuclear do Brasil ainda está em construção. As obras de Angra 3 começaram em 1984, mas somente em 2007 o governo federal retomou os trâmites para a conclusão. A retomada dos trabalhos no canteiro de obras ocorreu em 2010. As obras, contudo, não foram retomadas até 2013 para o cumprimento de uma série de trâmites, como o licenciamento ambiental e garantias para a redução das possibilidades de acidentes. Caso seja concluída em tempo, Angra 3 começará a operar em 2018 com capacidade de abastecer uma população do tamanho de Belo Horizonte e Brasília juntas.

1.5. Maior Usina Nuclear do Mundo

A maior usina nuclear do mundo é a Tokyo Eletric, que está instalada no Japão a cerca de 300 quilômetros de Tóquio. A usina foi fechada em 2011 após a ocorrência de um terremoto seguido de tsunami que avariou a usina de Fukushima. Em decorrência do desastre, o Japão fechou 50 reatores e mergulhou em uma crise de geração de energia.

Chernobyl

O acidente ocorrido em 1986, na central nuclear de Chernobyl, na Ucrânia, foi considerado o pior do setor. Os resíduos nucleares atingiram a Bielorrússia, a Ucrânia e Rússia. Houve duas mortes e 237 pessoas foram contaminadas com material radioativo. Em consequência do acidente, 137 mil pessoas que viviam no entorno dos quatro reatores da usina foram deslocados. Os reatores foram desativados permanentemente.

2. Radiação

2.1. Radiação Óptica

Natureza da luz - O que é a luz?

– Teoria corpuscular da luz

– Teoria ondulatória da luz

Dualidade onda/partícula

Teoria corpuscular da luz

Em 1672, o físico inglês Isaac Newton (fig. 1.1) apresentou uma teoria conhecida como modelo corpuscular da luz. Nesta teoria a luz era considerada como um feixe de partículas emitidas por uma fonte de luz que atingia o olho estimulando a visão. „ Esta teoria conseguia explicar muitos bem alguns fenômenos de propagação da luz.

Newton publicou muitos trabalhos no campo da ótica e da matemática. Revolucionou a ciência física formulando as três leis básicas da mecânica e a lei da gravitação universal. Newton descobriu também que a luz poderia se dividir em muitas cores, através de um prisma, fenômeno da dispersão da luz, e usou esse conceito experimental para analisar a luz.

Teoria ondulatória da luz

Na segunda metade do século XIX, James Clerk Maxwell, através da sua teoria de ondas eletromagnéticas, provou que a velocidade com que a onda eletromagnética se propagava no espaço era igual à velocidade da luz, cujo valor é, aproximadamente.

No século XIX, o cientista francês L. Foucault, medindo a velocidade da luz em diferentes meios (ar/água), verificou que a velocidade da luz era maior no ar do que na água, contradizendo a teoria corpuscular que considerava que a velocidade da luz na água deveria ser maior que no ar (Newton não tinha condições, na época, de medir a velocidade da luz).

Maxwell estabeleceu teoricamente que: A luz é uma modalidade de energia radiante que se propaga através de ondas eletromagnéticas.

Hertz, 15 anos após a descoberta de Maxwell, comprovou experimentalmente a teoria ondulatória, usando um circuito oscilante.

Características de uma onda: comprimento de onda ( λ ) e frequência (f): v = λ . f.

2.2. Espectro Eletromagnético – Radiação Eletromagnética (REM)

O espectro eletromagnético (conjunto de ondas eletromagnéticas - fig. 1.5) apresenta vários tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-ondas, radiação infravermelha, luz (radiações visíveis), ultravioleta, raios X e raios gama. As ondas diferem entre si pela frequência e se propagam com a mesma velocidade da luz no vácuo.

2.3. Dualidade onda/partícula

Quando parecia que realmente a natureza da luz era onda eletromagnética, essa teoria não conseguia explicar o fenômeno de emissão fotoelétrica, que é a ejeção de elétrons quando a luz incide sobre um condutor.

Einstein usando a ideia de Planck (1900), mostrou que a energia de um feixe de luz era concentrada em pequenos pacotes de energia, denominados fótons, que explicava o fenômeno da emissão fotoelétrica. Em 1905 fez a famosa teoria da relatividade, que propunha analisar os movimentos das partículas que apresentavam grandes velocidades para as quais a mecânica Newtoniana não era válida. A natureza corpuscular da luz foi confirmada por Compton (1911). Verificou que quando um fóton colide com um elétron, eles se comportam como corpos materiais.

A constante de Planck, representada por h, é uma constante física usada para descrever o tamanho dos quanta. Tem um papel fundamental na teoria de Mecânica quântica, e tem o seu nome em homenagem a Max Planck, um dos fundadores da Teoria Quântica. Seu valor é de aproximadamente, h = 6,6260693.10^-34 J.s ou, com eV como unidade de energia: h = 4,13566743.10^-15 eV.s.

3. Sensoriamento Remoto - Sensoriamento remoto é o uso de radiação eletromagnética para recolher imagens e dados sobre a superfície terrestre. Com essa tecnologia, as informações são coletadas por sensores que estão distantes do objeto ou da área analisada.

O material colhido através do sensoriamento remoto é bastante preciso e autêntico. Essa tecnologia é usada para muitas finalidades, como a observação de características da Terra, fenômenos naturais, acontecimentos climáticos e crescimento urbano. Normalmente, os sensores que coletam os dados são transportados por satélites, aeronaves e drones, mas podem ser transportados também por qualquer outro meio, como carros ou pessoas. Um satélite que faz imagens da Terra é um dos exemplos mais conhecidos de sensoriamento remoto.

A tecnologia de sensoriamento remoto tem inúmeras funções, já que o sistema pode ser usado para a observação de muitos tipos de superfície, coletando imagens que serão transformadas em dados. Hoje em dia, uma das técnicas de sensoriamento remoto mais usada é o satélite, que orbita ao redor da Terra.

Por ter muitas aplicações, o sensoriamento remoto é um dos instrumentos mais usados pela geotecnologia, área que utiliza diferentes tecnologias para coletar, organizar e analisar dados geográficos.

Os principais usos do sensoriamento remoto são:

1 - Criação de mapas com dados variados (cartografia): geografia, topografia, hidrografia, relevo, vegetação, entre outros;

2 - Observação do uso dos recursos naturais;

3 - Criação ou atualização de mapas em tempo real e GPS;

4 - Observação de mudanças climáticas e previsão de fenômenos meteorológicos;

5 - Acompanhamento do crescimento das cidades;

6 - Coleta de dados para planejamento urbano;

7 - Medição dos níveis dos oceanos;

8 - Controle de áreas desmatadas;

9 - Observação das áreas usadas na agricultura.

Radiação Incidente (φI) = Radiação Absorvida (φa) + Radiação Refletica (φr) + Radiação Transmitida (φt)

4. Corpo negro

Em física, um corpo negro é um corpo que absorve toda a radiação que nele incide: nenhuma luz o atravessa nem é refletida. Apesar do nome, corpos negros produzem radiação eletromagnética, tal como luz. Um corpo negro pode ser definido como:

a) Corpo que absorve toda a radiação que nele incide;

b) Corpo que, para uma dada temperatura, emite a quantidade máxima possível de radiação térmica;

c) Sua radiação é isotrópica, ou seja, não depende da direção.

5. Como o Forno de Micro-Ondas Funciona

Uma tecnologia disponível hoje em muitas casas, o forno de micro-ondas foi uma descoberta quase acidental de um pesquisador que desenvolvia pesquisas com um magnetron, um dispositivo eletrônico que gera micro-ondas a partir de energia elétrica: uma barra de chocolate, esquecida sobre uma bancada, derreteu quase imediatamente quando exposta à radiação das micro-ondas.

As micro-ondas já eram utilizadas na Segunda Guerra Mundial em radares, usados para detectar frotas inimigas invasoras, pelo fato de refletirem facilmente em superfícies metálicas.

O primeiro forno de micro-ondas a chegar ao mercado norte-americano, em 1947, media quase 1,70 m de altura, pesava cerca de 380 kg e custava em torno de 5.000 dólares. O magnetron, peça-chave do aparelho, era resfriado com água que circulava por tubos de chumbo.

A figura abaixo mostra os principais componentes de um forno de micro-ondas moderno.

Em um forno de micro-ondas, a radiação produzida pelo magnetron é direcionada para uma guia de ondas que as remete para a câmara de cozimento. A câmara de cozimento possui paredes metálicas que refletem as micro-ondas continuamente, de maneira que estas permanecem no interior da câmara até serem absorvidas pelo alimento em preparação.

A porta de vidro do forno é permeada por uma grade metálica que age também como refletor das micro-ondas. A reflexão é tão boa que, se não houver nada para absorver as micro-ondas, elas podem retornar para o magnetron e causar um superaquecimento.

Para entender como um forno de micro-ondas pode cozinhar ou descongelar um alimento, devemos lembrar que a molécula de água é polarizada, ou seja, possui uma região eletrizada negativamente e outra região eletrizada positivamente.

A água apresenta esse comportamento devido à disposição dos átomos que constituem sua molécula; o átomo de oxigênio, devido à sua maior eletronegatividade, tende a atrair elétrons dos átomos de hidrogênio. O modelo mostrado a seguir retrata a polarização da molécula de água e sua representação simplificada .

Quando gira devido à presença do campo elétrico, a molécula de água atrita com outras e converte parte de sua energia potencial eletrostática em energia térmica, ou seja, na presença de um campo elétrico, as moléculas de água passam a apresentar um “grau de agitação” maior. Em outras palavras, a temperatura da água aumenta.

Na câmara de cozimento de um forno de micro-ondas, a flutuação do campo elétrico é adequada para o aquecimento da água. Esse tipo de forno utiliza micro-ondas com frequência de 2,45 CHz ou 2,45 • IO9 Hz para alterar a orientação das moléculas de água bilhões de vezes a cada segundo. Essa foi a frequência escolhida porque ela não é usada em comunicações e também porque dá às moléculas de água o tempo necessário para completar uma rotação antes de inverter novamente sua orientação.

Isso explica por que apenas os alimentos contendo água, açúcares ou gorduras — ou outras moléculas polares — se aquecem no interior do forno; as moléculas polares absorvem a energia das micro-ondas e a convertem em energia térmica. Porcelana, vidro comum e plásticos não contêm moléculas de água na sua estrutura e, por isso, mesmo com o forno em funcionamento, não se aquecem pelo processo descrito. Já os recipientes metálicos não devem ser usados porque podem refletir as micro-ondas.

Por: Renan Bardine

6. Utilização da Radioatividade

Em 1896, o físico Henri Becquerel descobriu que um mineral de urânio emitia continuamente uma radiação desconhecida e muito penetrante. Esse fenômeno foi chamado pelo casal Curie de radioatividade.

Veja algumas utilizações da radioatividade:

Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos.

Aplicações na indústria: em radiografias de tubos, lajes, etc – para detectar trincas, falhas ou corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste de materiais; na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos,…; na conservação de alimentos; na esterilização de seringas descartáveis; etc.

Aplicações na Química: em traçadores para análise de reações químicas e bioquímicas em eletrônica, ciência espacial, geologia, medicina, etc.

Aplicações na Medicina: no diagnóstico das doenças, com traçadores = tireoide (I₁₃₁), tumores cerebrais (Hg₁₉₇), câncer (Co₆₀ e Cs₁₃₇), etc.

Aplicações na Agricultura: uso de C₁₄ para análise de absorção de CO₂ durante a fotossíntese; uso de radioatividade para obtenção de cereais mais resistentes; etc.

Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis, principalmente pelo C₁₄.

Efeitos químicos: radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos de reações nos organismos vivos, como o C₁₄. Radioisótopos sensibilizam filmes fotográficos.

Malefícios da Radioatividade:

Efeitos elétricos: o ar atmosférico e gases são ionizados pelas radiações, tornando-se condutores de eletricidade.

Efeitos biológicos: Em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas.

6.1 - Tipos de Radiação: Alfa, Beta e Gama

Existem três tipos de radiação: alfa, beta e gama. Becquerel, Ernest Rutherford, da Nova Zelândia, e Marie e Pierre Curie, da França, foram os responsáveis pela sua identificação.

Quando submetemos as emissões radioativas naturais, por exemplo do polônio ou do rádio, um campo elétrico ou magnético, notamos a sua subdivisão em três tipos bem distintos.

1 - A emissão que sofre pequeno desvio para o lado da placa negativa foi denominada emissão alfa.

2 - A que sofre desvio maior para o lado da placa positiva foi denominada emissão beta

3 - A que não sofre desvio foi chamada de emissão gama

Veja a figura abaixo:

6.1.1. Radiação Alfa

Os raios alfa tem uma carga elétrica positiva. Consistem em dois prótons e dois nêutrons, e são idênticos aos núcleos dos átomos de Hélio. Os raios alfa são emitidos com alta energia, mas perdem rapidamente essa energia quando passam através da matéria. Uma ou duas folhas de papel podem deter os raios alfa.

Quando um núcleo emite uma partícula alfa, perde dois prótons e dois nêutrons. Por exemplo, a radiação alfa ocorre no U238 um isótopo do Urânio que tem 92 prótons e 146 nêutrons. Após a perda de uma partícula alfa, o núcleo tem 90 prótons e 144 nêutrons. O átomo com número atômico 90 não é mais o Urânio, mas o Tório. o isótopo formado é o 12Th234.

As partículas alfa são núcleos de Hélio. Consistem em dois prótons e dois nêutrons que se comportam como uma partícula única. O núcleo do Rádio, no qual prótons e nêutrons se unem para formar uma partícula alfa. A partícula alfa é emitida pelo núcleo.

6.1.2. Radiação Beta

Alguns núcleos radioativos emitem elétrons comuns, que tem a carga elétrica negativa. Há os que emitem pósitrons, que são elétrons positivamente carregados. As partículas beta se propagam com velocidade quase igual à da luz. Alguns podem penetrar mais de 1 cm de madeira.

Quando um núcleo emite uma partícula beta, também emite um neutrino. Um neutrino não tem carga elétrica e quase não tem massa. Na radiação de partículas beta negativas, um nêutron no núcleo transforma-se em um próton, um elétron negativo e um neutrino.

O elétron e o neutrino são emitidos no instante em que se formam, e o próton permanece no núcleo. Isto significa que o núcleo passa a conter mais um próton e menos um nêutron. Por exemplo, um isótopo de Carbono, o 6C14, emite elétrons negativos. O C14, tem oito nêutrons e seis prótons. Quando se desintegra, um nêutron se transforma em um próton, um elétron e um neutrino. Após a emissão do elétron e do neutrino, o núcleo contém sete prótons e sete nêutrons. Seu número de massa permanece o mesmo, mas seu número atômico aumenta de um. O elemento com número atômico sete é o Nitrogênio. Assim, o 6C14 transforma-se no 7N14 após a emissão de uma partícula beta negativa.

Quando o núcleo emite um pósitron, um próton do núcleo transforma-se em um nêutron, um pósitron e um neutrino. O pósitron e o neutrino são emitidos no mesmo instante da sua formação, e o nêutron permanece no núcleo. Um isótopo de Carbono, o 6C11, emite pósitrons. O C11 tem seis prótons e cinco nêutrons.

Após a emissão do pósitron e do neutrino, o núcleo contém cinco prótons e seis nêutrons. O número de massa permanece o mesmo, mas o número atômico cai de um. O elemento de número atômico cinco é o Boro. Assim, o 6C11 transforma-se no 5B11 após a emissão de um pósitron e de um neutrino.

1 - As partículas beta são elétrons em alta velocidade emitidos por certos átomos radioativos.

2 - Os elétrons negativos formam-se pela desintegração de um nêutron. Os elétrons positivos formam-se pela desintegração de um próton.

3 - A partícula beta é arremessada no instante em que se forma. Um neutrino, uma partícula quase sem peso, também é emitido.

6.1.3. Radiação Gama

Os raios gama não tem carga elétrica. São semelhantes ao raio x, mas normalmente tem um comprimento de onda mais curto. Esses raios são fótons (partículas de radiação eletromagnética) e se propagam com a velocidade da luz. São muito mais penetrantes do que as partículas alfa e beta.

A radiação gama pode ocorrer de diversas maneiras. Em um processo, a partícula alfa ou beta emitida por um núcleo não transporta toda a energia disponível. Depois da emissão, o núcleo tem mais energia do que em seu estado mais estável. Ele se livra do excesso emitindo raios gama. Nenhuma transmutação se verifica pelos raios gama.

6.2. Raios X

Os raios X foram chamados assim porque, a princípio, sua origem era um mistério. Por possuírem um comprimento de onda bem pequeno, são muito penetrantes, podendo ser absorvidos por materiais densos, como o chumbo ou os ossos.

São utilizados na medicina para examinar o interior do corpo humano, mas doses muito elevadas dessa radiação podem provocar câncer.

Descoberta dos raios X

Esse tipo de radiação eletromagnética (REM) foi descoberto acidentalmente em 8 de novembro de 1895, pelo físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen.

Röntgen fazia estudos sobre o comportamento do ar e de outras misturas gasosas, encerradas em ampolas de vidro, quando atravessadas por correntes elétricas. O tubo de raios catódicos, como é conhecido esse equipamento, tinha sido inventado alguns anos antes pelo físico inglês William Crookes (1832-1919). Consta basicamente de um tubo de vidro dentro do qual um condutor metálico aquecido emite elétrons, então chamados raios catódicos, contra outro condutor. Antes de Röntgen, muitos outros cientistas, realizando experimentos semelhantes, já haviam observado o surgimento de uma luminescência cuja cor variava de acordo com o gás utilizado e com a pressão a que se encontravam submetidos.

Em seu experimento, Röntgen diminuiu a pressão do gás no interior da ampola, aumentou a tensão elétrica a que o tubo era submetido e recobriu o equipamento com uma cartolina preta. Quando o tubo foi posto em operação, ele notou que uma placa recoberta com platinocianeto de bário, esquecida próxima do equipamento, passava a emitir uma luz fluorescente. A fluorescência persistia mesmo quando colocava um livro e uma folha de alumínio entre o tubo e a placa. Alguma coisa era irradiada a partir do tubo, atravessava barreiras e atingia o platinocianeto de bário. Desligado o tubo, a fluorescência desaparecia.

6.3. Radiografia

Com mais alguns experimentos Röntgen descobriu que a fluorescência era causada por uma radiação invisível, mais penetrante que os raios ultravioleta e que podia ionizar o ar, atravessar camadas espessas de certos materiais e impressionar filmes fotográficos.

Por desconhecer a natureza de tal radiação, Röntgen a chamou de raios X e, por essa descoberta, acabou por receber, em 1901, o primeiro Prêmio Nobel de Física.

Constituição e produção

A radiação invisível aos olhos humanos, conhecida como raios X, é constituída por ondas eletromagnéticas (REM) com comprimentos de onda bem menores que os da luz visível. Os comprimentos de onda dos raios X situam-se na faixa de 300 Å a 0,01 Å, superpondo-se, nos extremos do intervalo, aos menores comprimentos de onda dos raios ultravioletas e aos maiores dos raios gama. Assim, o intervalo de frequências dos raios X varia entre 1.10¹⁶ Hz e 3.10²⁰ Hz.

Os raios X podem ser produzidos pela oscilação de elétrons das camadas mais internas dos átomos ou quando partículas eletrizadas altamente energizadas — elétrons em alta velocidade — colidem com outras cargas elétricas ou com átomos de um alvo metálico.

6.3.1. Aplicações dos raios X

Pela primeira vez era possível visualizar o interior de corpos vivos sem que fosse necessário cortá-los, e quase imediatamente os raios X passaram a ser usados na Medicina.

A seguir são mostrados os componentes de um moderno equipamento de raios X usado para se fazerem radiografias e o resultado obtido após a revelação do filme.

Observe que, na radiografia dessa mão fraturada, os ossos aparecem em cinza claro, enquanto as partes mais moles — os músculos e tendões — aparecem em cinza mais escuro. Isso ocorre porque os ossos, por possuírem átomos mais pesados, como os de cálcio, absorvem mais intensamente os raios X e, por esse motivo, uma quantidade menor de radiação acaba por atingir o filme. Por outro lado, as partes moles absorvem pouca radiação e o filme é atingido por raios X mais intensos mostrando-se, após a revelação, em tons mais escuros.

Por isso as radiografias são pouco eficientes para a visualização de tecidos moles — como fígado, baço, intestinos, cérebro —, pois os contrastes são pouco definidos.

O uso dos raios X para a visualização de tecidos moles só ocorreu a partir da invenção da tomografia computadorizada, em 1972. Por essa evolução no uso do raio X, o inglês Godfrey Newbold Hounsfield e o sul-africano, naturalizado norte-americano, Allan MacLeod Cormack, inventores do tomógrafo, foram laureados com o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1979.

As imagens tridimensionais obtidas pela tomografia computadorizada permitem atualmente a visualização de detalhes inimagináveis até há pouco tempo.

Na Medicina, além do uso na obtenção de radiografias, os raios X podem ser usados na radioterapia. Devido à alta energia e poder de penetração desse tipo de radiação, os raios X são usados para destruir células cancerosas. Já em 1905 a radioterapia era usada contra o câncer de mama, entretanto células sadias, próximas ao tumor, e também outros órgãos eram irradiados.

Atualmente, sofisticados programas de computador localizam com grande precisão a região do tumor e definem a dosagem adequada de radiação a ser aplicada, contribuindo para diminuir os efeitos colaterais desse tratamento.

Por: Paulo Magno da Costa Torres

7. Exercícios

01. Um apontador laser emite uma radiação de comprimento de onda igual a 600 nm, isto é, 600 x 10^-9 m. São dadas a velocidade da luz no ar, c = 3,0 x 10⁸ m/s, e a constante de Planck, 6,6 x 10^-34 J.s. Os valores que melhor representam a frequência da radiação e a energia de cada fóton são, respectivamente:

a) 5,0 x 10¹⁴ Hz e 1,8 x 10^-20 J.

b) 5,0 x 10¹⁴ Hz e 3,3 x 10^-19 J.

c) 50 Hz e 3,3 x 10^-32 J.

d) 50 Hz e 1,32 x 10^-35 J.

e) 180 Hz e 1,2 x 10^-31 J.

02. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

A incidência de radiação eletromagnética sobre uma superfície metálica pode arrancar elétrons dessa superfície. O fenômeno é conhecido como ........ e só pode ser explicado satisfatoriamente invocando a natureza ........ da luz.

a) efeito Joule – corpuscular

b) efeito fotoelétrico – ondulatória

c) efeito Coulomb – corpuscular

d) efeito fotoelétrico – corpuscular

e) efeito Coulomb – ondulatória

03. Alguns sistemas de segurança incluem detectores de movimento. Nesses sensores, existe uma substância que se polariza na presença de radiação eletromagnética de certa região de frequência, gerando uma tensão que pode ser amplificada e empregada para efeito de controle. Quando uma pessoa se aproxima do sistema, a radiação emitida por seu corpo é detectada por esse tipo de sensor.

WENDLING, M. Sensores. Disponível em: www2.feg.unesp.br. Acesso em: 7 maio 2014 (adaptado).

A radiação captada por esse detector encontra-se na região de frequência:

a) do ultravioleta.

b) do infravermelho.

c) das micro-ondas.

d) das ondas longas de rádio.

e) da luz visível.

04. A faixa de radiação eletromagnética perceptível dos seres humanos está compreendida entre o intervalo de 400 a 700 nm. Considere as afirmativas a seguir.

I - A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos objetos;

II - Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não refletindo nenhuma onda eletromagnética;

III - A frequência de uma determinada cor (radiação eletromagnética) é sempre a mesma;

IV - A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz infravermelha.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) Somente as afirmativas I e II são corretas.

b) Somente as afirmativas I e III são corretas.

c) Somente as afirmativas II e IV são corretas.

d) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.

e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

05. Sobre as ondas eletromagnéticas, assinale a alternativa incorreta:

a) as ondas eletromagnéticas podem ser polarizadas.

b) as ondas eletromagnéticas são transversais.

c) as ondas eletromagnéticas são produzidas pela oscilação dos campos elétrico e magnético.

d) ondas eletromagnéticas não são capazes de carregar matéria, somente energia.

e) podem existir ondas eletromagnéticas de polarização vertical, horizontal e circular.

06. Assinale, entre as alternativas seguintes, aquela em que há, exclusivamente, ondas de natureza eletromagnética:

a) raios x, raios gama, ultravioleta

b) ondas de rádio, infravermelho, ultrassom

c) luz visível, ultravioleta, som

d) infravermelho, ondas de rádio, sonar

e) ultravioleta, raios gama, infrassom

07. Em relação ao comprimento de onda, assinale a alternativa verdadeira:

a) é a metade da distância entre o vale e a crista de uma onda.

b) é a menor distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.

c) é a maior distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.

d) é o espaço percorrido por uma onda a cada segundo.

e) é a distância entre o vale e a crista de uma onda.

08. São características capazes de distinguir um tipo de onda eletromagnética de outro:

a) altura, intensidade, timbre, velocidade, polarização

b) intensidade, velocidade, área, comprimento, força

c) amplitude, perturbação, propagação, direção, sentido

d) amplitude, velocidade, frequência, comprimento de onda

09. Não há produção de uma onda eletromagnética ao:

a) ficar em repouso em relação a uma carga elétrica.

b) afastar-se de uma carga elétrica.

c) aproximar-se de uma carga elétrica.

d) acelerar uma carga elétrica.

e) desacelerar uma carga elétrica.

10. A classificação das ondas eletromagnéticas, baseada na frequência, constitui o espectro eletromagnético. Em relação ao espectro eletromagnético, são feitas algumas afirmações:

I. A frequência das micro-ondas são menores do que as das ondas de rádio.

II. A faixa de frequências correspondente à luz visível é pequena comparada à do ultravioleta.

III. O comprimento de onda do infravermelho é menor do que o do ultravioleta.

IV. As ondas infravermelhas são costumeiramente chamadas de ondas de calor.

Estão corretas

a) I e III.

b) II e III.

c) I e IV.

d) II e IV.

11. Essa usina tem como objetivo a produção de uma quantidade considerável de energia a partir do processo de fissão nuclear, no qual núcleos de alguns isótopos radioativos são bombardeados por nêutrons. Os isótopos mais comuns utilizados no processo de fissão nuclear são o Urânio e o Plutônio, representados abaixo:

₉₂U²³⁵ e ₉₄Pu²³⁹

Um isótopo radioativo sofre o fenômeno da fissão nuclear quando, por meio de uma reação em cadeia, forma:

a) dois ou mais núcleos atômicos menores.

b) um único núcleo atômico menor.

c) dois ou mais núcleos atômicos maiores.

d) um único núcleo atômico maior.

12. “A bomba

reduz neutros e neutrinos,

e abana-se com o leque da reação em cadeia”

ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na

a) fissão do ²³⁵U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.

b) fissão de ²³⁵U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo ²³⁸U, enriquecendo-o em mais ²³⁵U.

c) fissão do ²³⁵U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.

d) fusão do ²³⁵U com ²³⁸U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.

e) fusão do ²³⁵U com ²³⁸U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

13. Alguns exemplos de materiais que podem ser utilizados nos reatores de fissão nuclear, por serem físseis, são:

U²³⁵ e Pu²⁹⁴

De acordo com o exposto, podemos afirmar que um material físsil é aquele que é capaz de originar:

a) dois ou mais núcleos atômicos maiores.

b) dois ou mais núcleos atômicos menores.

c) um único núcleo atômico menor.

d) um único núcleo atômico maior.

14. No sol, ocorre a combinação de isótopos do hidrogênio para formar hélio, com subsequente liberação de grande quantidade de energia. A equação dessa reação pode ser representada assim:

₁H² + ₁H³ → ₂ He⁴ + ₀n¹

Reação desse tipo ocorre, por exemplo, na explosão da bomba de hidrogênio. Considerando as informações dadas e as características da referida reação, todas as alternativas estão corretas, exceto

a) O novo núcleo é formado através da fusão.

b) A energia liberada pode ser convertida em energia elétrica.

c) A fissão nuclear de isótopos do hidrogênio produz nêutrons.

d) A reação nuclear é altamente exotérmica.

15. O sonho de muitos cientistas é conseguir aproveitar a energia liberada em reações de fusão para a produção de energia elétrica, porém os reatores usados atualmente em usinas nucleares são de fissão nuclear, que é o processo contrário à fusão e que produz uma quantidade menor de energia. Esse sonho deve-se ao fato de o uso da fusão apresentar diversos benefícios com relação ao processo de fissão, como:

a) Utiliza materiais de fácil obtenção.

b) Utiliza apenas urânio para a geração de energia.

c) Apresenta excessivo aquecimento da água do oceano.

d) Produz uma grande quantidade de rejeito radioativo.

16. ENERGIA NUCLEAR

Rosa de Hiroshima

“Pensem nas crianças

Mudas telepáticas

Pensem nas meninas

Cegas inexatas

Pensem nas mulheres

Rotas alteradas

Pensem nas feridas

Como rosas cálidas

Mas, oh, não se esqueçam

Da rosa da rosa

Da rosa de Hiroshima

A rosa hereditária

A rosa radioativa

Estúpida e inválida

A rosa com cirrose

A anti-rosa atômica

Sem cor sem perfume

Sem rosa sem nada”

Gerson Conrad e Vinícius de Moraes: poema cantado por Secos e Molhados. Vocal Ney Matogrosso: https://www.youtube.com/watch?v=DwVc0G3IKU4.

O poema refere-se à Rosa de Hiroshima como “radioativa, estúpida, inválida”, destacando os efeitos nocivos da radioatividade, um dos subprodutos da energia nuclear e que pode vazar para o ambiente através do lixo atômico ou por acidentes, como o que ocorreu na usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia. Entre as vantagens da energia nuclear, que compensam os perigos de possíveis acidentes, destacam-se:

a) o fato de ser renovável, não causar grandes impactos ambientais, como as hidrelétricas, e não ser fonte de conflitos entre países, pois não é uma fonte finita.

b) a presença, na geração de energia, tanto de capitais privados como estatais, pois as usinas nucleares são investimentos de baixo custo e retorno rápido.

c) o combustível (urânio enriquecido) é relativamente barato, a geração de resíduos é pequena e não há geração de gases que intensificam o efeito estufa.

d) a abundância do combustível (urânio) em todo o mundo, o baixo custo de implantação de usinas nucleares e a tecnologia acessível aos países pobres.

e) o controle internacional sobre a geração de energia nuclear e a legislação ambiental rígida, que restringem a construção de usinas pelos países que não seguem as normas.

17. Leia os textos e responda:

Sob rígidas sanções da ONU por conta de seu programa nuclear, o governo do país anunciou que atingiu 3 mil centrífugas para enriquecimento de urânio. O país afirma que seu programa visa produzir energia, mas EUA e União Europeia temem que o país busque a bomba atômica.

Relatório emitido pela AEIA, a Agência Internacional de Energia Atômica, menciona que o país tem 2 mil centrífugas e outras 620 em fase de teste. Mergulhado numa grave crise econômica, o país aceitou desativar todo o seu programa nuclear até o fim deste ano, informou o principal negociador nuclear dos EUA e secretário assistente de Estado, Chistropher Hill, após negociações em Genebra. Em troca o país receberá compensação política e econômica.

Folha de São Paulo, 3/9/2007.

Os textos referem-se respectivamente a dois países cujos programas nucleares preocupam a comunidade internacional.

Os países são:

a) Irã e Paquistão

b) Coreia do Norte e Paquistão

c) Coreia do Norte e Turquia

d) Irã e Coreia do Norte

e) Paquistão e Síria

18. Sempre que uma partícula eletricamente carregada desloca em algum meio com uma velocidade maior que a velocidade de propagação da luz nesse meio, ela emite uma luz visível e bastante característica, chamada radiação Cherenkov. O efeito foi descoberto pelo físico russo Pavel Cherenkov, junto a Il´já Mikhailovich Frank e Igor Yevgenyevich. Em 1958, os três receberam o prêmio Nobel de Física pela descoberta e interpretação desse fenômeno físico. Tal fenômeno é observado em Reatores Nucleares de Pesquisa ou de Potência (Geradores de Energia Elétrica), qual é a coloração da luz emitida nestes Reatores?

a) verde

b) amarela

c) rosa

d) azul

e) branca

2ª Atividade de física – 3ºEM - 4º Bimestre – 2020 – EE Pedro Nunes Rocha – Prof. Rui

Aluno(a): ____________________________ Número: _____ Série: _____ Turma: _____

Site: www.todamateria.com.br

Rosimar Gouveia: Professora de Matemática e Física

1. Carga Elétrica

A carga elétrica é um conceito físico que determina as interações eletromagnéticas dos corpos eletrizados.

Assim, a partir do atrito entre os corpos, ocorre o fenômeno chamado “eletrização”, de modo que todos os corpos possuem a propriedade de se atraírem ou se repelirem.

Dessa forma, cargas de mesma natureza (positivo e positivo, negativo e negativo) se repelem, enquanto que as cargas de sinais contrários (positivas e negativas) se atraem. Isso ocorre pelo fato que as cargas elétricas são formadas por partículas elementares que constituem os átomos, conhecidas como prótons (carga positiva), elétrons (carga negativa) e nêutrons (carga neutra).

No Sistema Internacional, a unidade de carga elétrica é o Coulomb (C) em homenagem ao físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) pelas suas contribuições nos estudos da eletricidade.

1.1. Carga Elétrica Puntiforme

As chamadas “cargas elétricas puntiformes” correspondem aos corpos eletrizados cujas dimensões e massa são desprezíveis, se comparadas às distâncias que os afastam de outros corpos eletrizados.

Átomos

Os átomos são unidades fundamentais da matéria, formados por um núcleo com carga elétrica positiva, chamada de prótons, e os nêutrons, partículas de carga neutra.

O núcleo atômico, que carrega quase toda a massa (99,9%) do átomo, é envolvido por uma nuvem de elétrons de carga negativa, localizados na eletrosfera.

Prótons (p+)

Os prótons são partículas eletrizadas de carga positiva, as quais, junto aos nêutrons, constituem o núcleo dos átomos. Possuem o mesmo valor da carga dos elétrons, e por isso, os prótons e os elétrons tendem a se atrair eletricamente. O valor da carga do próton e do elétron é chamado de quantidade de carga elementar (e) e possui o valor de e = 1,6 .10 ^-19 C.

Elétrons (e-)

Os elétrons são minúsculas partículas eletrizadas de carga negativa e massa desprezível (cerca de 1840 vezes menor que a massa do núcleo atômico). Diferente dos prótons e dos nêutrons, os elétrons encontram-se na eletrosfera, os quais circundam o núcleo atômico, a partir da força eletromagnética.

Nêutrons (n₀)

Os nêutrons são partículas de carga neutra, ou seja, não possuem carga; junto aos prótons, constituem o núcleo dos átomos. Possui grande importância no núcleo dos átomos, uma vez que proporciona estabilidade ao núcleo atômico, já que a força nuclear faz com que seja atraído por elétrons e prótons.

1.2. Campo Elétrico

O campo elétrico é um local donde há uma forte concentração de força elétrica, é um tipo de força que as cargas elétricas geram ao seu redor. Para calcular a quantidade de cargas elétricas, utiliza-se a seguinte expressão:

Q = n.e

Onde,

Q: carga elétrica

n: quantidade de elétrons

e: 1,6 . 10 ^-19C, chamada de carga elétrica elementar

1.3. Processos de Eletrização

Os processos de eletrização são métodos onde um corpo deixa de ser eletricamente neutro e passa a estar carregado positivamente ou negativamente.

Os corpos são formados por átomos e estes são constituídos por elétrons, prótons e nêutrons, que são as principais partículas elementares.

No interior do átomo, chamado de núcleo, ficam os nêutrons e prótons. Os elétrons ficam girando ao redor do núcleo.

Essas partículas apresentam uma propriedade física chamada carga elétrica. Esta propriedade está relacionada ao fato de ocorrer uma força de atração ou de repulsão entre elas.

Os elétrons e os prótons são atraídos entre si. Os nêutrons não são nem repelidos nem atraídos por prótons ou elétrons.

Entretanto, se aproximarmos dois prótons ocorrerá uma força de repulsão e que o mesmo ocorrerá quando aproximamos dois elétrons.

Como os elétrons e os prótons se atraem, dizemos que possuem efeitos elétricos contrários. Desta forma, definiu-se que a carga elétrica dos prótons é positiva e a dos elétrons é negativa.

Os nêutrons por não apresentarem efeitos elétricos, não possuem cargas.

Dizemos que um corpo é neutro quando o número de prótons (carga positiva) é igual ao número de elétrons (carga negativa). Quando um corpo recebe ou perde elétrons ele se torna eletrizado.

Quando aproximamos dois corpos eletrizados com cargas de sinais contrários, observamos que ocorre uma força de atração. Já quando os corpos possuem cargas de sinais iguais, eles se repelem.

Note que a eletrização ocorre pela mudança no número de elétrons e não de prótons. Como estes estão localizados no núcleo dos átomos, por processos de eletrização, não é possível mudar este número.

1.3.1. Tipos de Eletrização

Existem três tipos de eletrização: por atrito, por contato e por indução.

1.3.1.1. Eletrização por Atrito

Os elétrons estão localizados na eletrosfera, que é a parte externa do núcleo e são mantidos girando ao seu redor por forças eletrostáticas. Contudo, esta força vai diminuindo com a distância.

Desta forma, os elétrons mais exteriores da eletrosfera são mais facilmente retirados de sua órbita. Quando esfregamos dois corpos, alguns desses elétrons migram de um corpo para o outro.

O corpo que recebeu esses elétrons ficará carregado negativamente, por sua vez, o que perdeu elétrons ficará carregado positivamente. Portanto, fica carregado positivamente quem perdeu elétrons e não quem ganhou prótons. Receber ou perder elétrons depende da substância de que é constituído o corpo. Esse fenômeno é chamado de triboelétrico e através de experimentos em laboratório são elaboradas séries triboelétricas.

Nesta tabela, os elementos são ordenados de tal modo que adquirem cargas positivas, quando atritadas por um que o segue, e com cargas negativas, quando atritadas por um que o precede na tabela.