ENEM 2025 PPL — questão 118 de Física

Enunciado em texto
O acelerador de partículas brasileiro Sirius é uma fonte emissora de luz síncrotron. Fontes como esta são equipamentos científicos de grande porte, que produzem radiação eletromagnética de forma controlada. Essa radiação é usada para investigar a composição e a estrutura da matéria em suas mais variadas formas, com aplicações em praticamente todas as áreas do conhecimento.
O feixe de elétrons do Sirius tem alta energia cinética relativística (3,0 GeV = 3,0 × 10⁹ eV) e percorre uma circunferência de aproximadamente 520 metros em 1,7 microssegundos (1,7 × 10⁻⁶ s) no referencial do laboratório. Para fins de comparação, considere um carro com massa de 960 kg e mesma energia cinética. Considere também que 1 eV é equivalente a 1,6 × 10⁻¹⁹ joule.
Disponível em: https://lnls.cnpem.br. Acesso em: 14 out. 2025 (adaptado).
Qual é a razão entre a velocidade do feixe eletrônico e a do carro?
A 6 × 10²⁰
B 3√2 × 10¹⁴
C 3 × 10¹⁴
D 12 × 10¹⁴
E 3√1,6 × 10³
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: a razão entre a velocidade do feixe de elétrons do Sirius e a de um carro de com a mesma energia cinética.
Passo 1 — a velocidade do feixe, direto da definição. Ele dá uma volta de em :
(praticamente a velocidade da luz — é disso que trata o "relativística" do enunciado)
Passo 2 — a energia, em joule.
Passo 3 — a velocidade do carro com essa energia. Aqui vale a fórmula clássica, porque o carro é lentíssimo:
Passo 4 — a razão.
O que o resultado quer dizer: com a energia de um único feixe de elétrons, o carro andaria um micrômetro por segundo — levaria mais de onze dias para andar um metro. Toda aquela energia "gigantesca" em escala de partícula é ridícula em escala de carro.
Por que a fórmula clássica serve para o carro e não para o feixe: vale enquanto . O carro está a ; o feixe, a de — para ele, seria preciso a expressão relativística. Por isso a velocidade do feixe foi dada pelo enunciado, em vez de calculada.
Resposta: alternativa C ().
Resolução em vídeo
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