UEM 2016 (Inverno) — questão 14 de Física

Gabarito 14Física moderna — radiações ionizantes: dose absorvida, elétron-volt e energia do fóton de raios XVestibular de Inverno · Conhecimentos Gerais (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 14 de Física do UEM 2016 (Inverno)

Enunciado em texto

Os raios X e outras formas de radiação ionizante são muito utilizados em diagnósticos e terapias médicas. Sobre este assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Considere 1 eV = 1,6×10−191{,}6 \times 10^{-19} J e a constante de Planck h = 4×10−154 \times 10^{-15} eV·s.

(01) Quando uma radiação ionizante age diretamente no ácido desoxirribonucleico (DNA), pode haver quebras de átomos. Consequentemente pode haver alteração do DNA, porém estas alterações não levam a modificações genéticas.

(02) As radiações ionizantes podem gerar danos na medula óssea. Uma dose mínima de radiação para gerar tal dano tem valor de 0,5 J/kg. Portanto, neste caso, a energia total absorvida por um indivíduo de 70 kg é de 35 J.

(04) As causas de morte celular devido às radiações ionizantes podem ser resultantes de falência reprodutiva celular, necrose ou apoptose.

(08) Equipamentos para tratamento de câncer, tais como aceleradores lineares, trabalham com radiações de energia de 9 MeV. Isso é equivalente a aproximadamente 1,4×10−121{,}4 \times 10^{-12} J.

(16) Equipamentos de raios X para a realização de exames de radiografia tipicamente trabalham com radiações com energia de 40 keV. Portanto, os fótons de raios X nesses equipamentos possuem frequência de 20×101820 \times 10^{18} Hz.

(Enunciado: Vestibular UEM 2016 (Inverno) — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).

Resolução comentada

O que a questão pede: fazer contas com dose de radiação, elétron-volt e E=hfE = hf, e julgar efeitos biológicos (Física com Biologia).

(01) Falsa. A radiação ionizante rompe ligações químicas (não “quebra átomos”) e, ao alterar o DNA, pode, sim, provocar mutações, isto é, modificações genéticas (é por isso que ela é perigosa e pode causar câncer).

(02) Verdadeira. A dose absorvida é energia por massa (J/kg, o gray). Para o corpo todo:

E=0,5 J/kg×70 kgE = 0{,}5\ \text{J/kg} \times 70\ \text{kg}

E=35 JE = 35\ \text{J}

(04) Verdadeira. A radiação pode matar a célula ao impedir que ela se divida (morte reprodutiva), por necrose (morte por lesão) ou por apoptose (morte programada).

(08) Verdadeira.

E=9×106×1,6×10−19E = 9 \times 10^6 \times 1{,}6 \times 10^{-19}

E=1,44×10−12 JE = 1{,}44 \times 10^{-12}\ \text{J}

(16) Falsa. Com h em eV·s, a conta fica direta:

f=Eh=4×104 eV4×10−15 eV⋅sf = \frac{E}{h} = \frac{4 \times 10^4\ \text{eV}}{4 \times 10^{-15}\ \text{eV} \cdot \text{s}}

f=1019 Hz=10×1018 Hzf = 10^{19}\ \text{Hz} = 10 \times 10^{18}\ \text{Hz}

A metade do valor afirmado.

⚠️ A armadilha: na (16), errar a potência de 10 ao passar 40 keV para eV (40×103=4×10440 \times 10^3 = 4 \times 10^4 eV).

A ideia em uma frase: 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J, a energia do fóton é E = hf, e dose é energia absorvida por quilograma.

Resposta: soma 14 (02 + 04 + 08).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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