ENEM 2021 PPL — questão 119 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: entre as cinco radiações da tabela, a de menor poder de penetração em tecidos.

Passo 1 — o que decide a penetração. Uma radiação perde energia ao interagir com a matéria que atravessa. Quanto mais ela interage, menos fundo chega. E o que dispara interação é, principalmente:

ter carga elétrica — a partícula carregada sente todos os elétrons e núcleos pelo caminho, atraindo e repelindo o tempo todo;

ter massa grande — mais chances de colisão direta.

$$\text{muita carga} + \text{muita massa} \;\Rightarrow\; \text{interage muito} \;\Rightarrow\; \textbf{penetra pouco}$$

Passo 2 — ler a tabela com esses dois critérios. É só olhar as duas colunas:

$$\text{gama: } m = 0,\; q = 0 \qquad \text{raios X: } m = 0,\; q = 0 \qquad \text{nêutrons: } m = 1,\; q = 0$$

$$\text{elétrons: } m = \tfrac{1}{2\,000},\; q = -1 \qquad \boxed{\text{alfa: } m = 4,\; q = +2}$$

A alfa é a única que tem os dois: a maior massa e a maior carga em módulo. Não há empate — ela ganha nos dois critérios ao mesmo tempo.

Passo 3 — a ordem completa, do menos ao mais penetrante:

$$\alpha \;<\; \text{elétrons }(\beta) \;<\; \text{nêutrons} \;<\; \gamma \text{ e raios X}$$

Resposta: alternativa A (alfa).

Números para dar tamanho ao resultado: uma partícula alfa é barrada por uma folha de papel ou por poucos centímetros de ar — nem a camada morta da pele ela atravessa. Um elétron (beta) precisa de alguns milímetros de alumínio. Já a gama exige centímetros de chumbo para ser atenuada de forma significativa.

O paradoxo que vale conhecer, e que a questão não pergunta: justamente por interagir tanto, a alfa é a mais destrutiva quando a fonte é ingerida ou inalada. Ela deposita toda a sua energia num volume minúsculo de tecido. Do lado de fora do corpo é quase inofensiva; do lado de dentro, é a pior de todas. Baixa penetração e baixa periculosidade não são a mesma coisa.

A ideia em uma frase: quem tem carga e massa bate em tudo pelo caminho e para logo; quem não tem nem carga nem massa atravessa.