Grade 10
  1. Mecânica  1.1. Dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração  1.1.6. Representação gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Movimento projetil  1.1.10. Velocidade relativa  1.2. Dinâmica  1.2.1. Leis do Movimento de Newton  1.2.2. Inércia e massa  1.2.3. Força e seus tipos  1.2.4. força de ação e reação  1.2.5. Fricção e seus efeitos  1.2.6. Coeficiente de atrito  1.2.7. Movimento circular  1.2.8. Força centrípeta e aceleração centrípeta  1.2.9. Momento e Impulso  1.2.10. Conservação do momento  1.2.11. A terceira lei de Newton e aplicações  1.3. Trabalho, Energia e Potência  1.3.1. Trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema do trabalho–energia  1.3.3. Energia cinética  1.3.4. Energia potencial  1.3.5. Energia Mecânica  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.3.8. Renewable and non-renewable energy sources  1.4. Força gravitacional  1.4.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional e intensidade do campo  1.4.3. Aceleração da gravidade em diferentes planetas  1.4.4. As leis do movimento planetário de Kepler  1.4.5. Órbitas e satélites  1.4.6. Peso e peso aparente  1.4.7. Energia potencial gravitacional
  2. Properties of matter  2.1. Estados da Matéria  2.1.1. Sólido, líquido e gás  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Forças intermoleculares  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose–Einstein  2.2. Pressão  2.2.1. Definição de Pressão  2.2.2. Pressão em líquidos  2.2.3. Pressão atmosférica  2.2.4. Princípio de Pascal  2.2.5. Princípio de Arquimedes e Flutuabilidade  2.2.6. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Elasticidade  2.3.1. Lei de Hooke  2.3.2. Tensão e deformação  2.3.3. Limite de Elasticidade e Módulo de Elasticidade  2.3.4. Aplicações da Elasticidade
  3. Física térmica  3.1. calor e temperatura  3.1.1. Diferença Entre Calor e Temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Expansão térmica  3.1.4. Equilíbrio térmico  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condutividade  3.2.2. Convecção  3.2.3. Radiação  3.2.4. Isolamento e suas aplicações  3.3. Propriedades térmicas da matéria  3.3.1. Capacidade térmica específica  3.3.2. Calor latente e mudança de fase  3.3.3. Ponto de Ebulição e Fusão  3.3.4. Motores térmicos e refrigeração  3.4. Laws of Thermodynamics  3.4.1. Lei zero da termodinâmica  3.4.2. Primeira lei da termodinâmica  3.4.3. Segunda lei da termodinâmica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas e óptica  4.1. A natureza e as propriedades das ondas  4.1.1. Tipos de ondas na natureza e propriedades das ondas  4.1.2. Ondas transversais e longitudinais  4.1.3. Parâmetros das ondas  4.1.4. Reflexão e refração de ondas  4.1.5. Superposição e Interferência  4.1.6. Ondas estacionárias e ressonância  4.1.7. Efeito Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características das ondas sonoras  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Aplicações das ondas sonoras  4.2.4. Ultrassom e seus usos  4.3. Ondas de Luz e Óptica  4.3.1. Natureza da luz  4.3.2. Reflexão da luz  4.3.3. Leis da reflexão  4.3.4. Espelhos e Formação de Imagens  4.3.5. Refração da luz  4.3.6. Lei de Snell  4.3.7. Lentes e Formação de Imagens  4.3.8. Reflexão interna total e ângulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Optical Instruments  4.4.1. Microscópio  4.4.2. Telescope  4.4.3. Olho humano e defeitos de visão  4.4.4. Câmera e seu princípio de funcionamento
  5. Eletricidade e Magnetismo  5.1. Eletrostática  5.1.1. Electric charge and its properties  5.1.2. Condutores e Isolantes  5.1.3. Lei de Coulomb  5.1.4. Campo elétrico e linhas de campo  5.1.5. Potencial elétrico e diferença de potencial  5.1.6. Capacitores e Capacitância  5.2. Eletricidade Corrente  5.2.1. Corrente elétrica e sua medição  5.2.2. Lei de Ohm  5.2.3. Resistência e resistividade  5.2.4. Circuitos em Série e Paralelos  5.2.5. Energia e potência elétrica  5.2.6. Leis de Kirchhoff  5.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  5.3.1. Campo magnético e linhas de campo  5.3.2. Efeitos magnéticos da corrente elétrica  5.3.3. Indução eletromagnética  5.3.4. Leis de Faraday da indução eletromagnética  5.3.5. Transformadores e Aplicações  5.3.6. Corrente AC e DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estrutura do átomo  6.1.2. Modelo atômico de Bohr  6.1.3. Níveis de Energia dos Elétrons  6.1.4. Raios-X e aplicações  6.2. Radioatividade  6.2.1. Tipos de radiação  6.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  6.2.3. Reações nucleares e aplicações  6.2.4. Fissão e Fusão  6.3. Física quântica  6.3.1. Dualidade onda-partícula  6.3.2. Efeito Fotoelétrico  6.3.3. Quantização de energia  6.3.4. Princípio da incerteza de Heisenberg
  7. Eletrônica e Comunicação  7.1. Semicondutores  7.1.1. Condutores, Isolantes e Semicondutores  7.1.2. Diodos e suas aplicações  7.1.3. Transistores e Portas Lógicas  7.1.4. LEDs e fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicação  7.2.1. Noções básicas de comunicação  7.2.2. Analog and digital signals  7.2.3. Comunicação sem fio e por fibra óptica  7.2.4. Ondas de Rádio e Modulação

Grade 10 → Física Moderna → Radioatividade ↓


Meia-vida e decaimento radioativo


O decaimento radioativo é um processo natural pelo qual núcleos atômicos instáveis perdem energia emitindo radiação. Este processo é fundamental para o conceito de radioatividade, primeiramente descoberto por Henri Becquerel em 1896. Desde então, o estudo do decaimento radioativo tem fornecido informações valiosas sobre a natureza dos átomos e se tornou a base da física moderna.

Entendendo o decaimento radioativo

Os átomos são compostos de prótons, nêutrons e elétrons. O núcleo de um átomo contém os prótons e nêutrons, enquanto os elétrons orbitam o núcleo. Em alguns elementos, o núcleo é instável e pode se desintegrar, liberando partículas e energia. Este fenômeno é conhecido como decaimento radioativo.

Existem vários tipos de decaimento radioativo, sendo os mais comuns o decaimento alfa, beta e gama. Cada tipo envolve a emissão de diferentes partículas ou energia:

  • Decaimento alfa: Uma partícula alfa é liberada do núcleo, contendo dois prótons e dois nêutrons. Isso reduz o número atômico em 2 e o número de massa em 4.
  • Decaimento beta: Uma partícula beta, que é um elétron ou pósitron de alta energia, é emitida. Este processo transforma um nêutron em um próton ou vice-versa, alterando o número atômico em 1, mas deixando o número de massa inalterado.
  • Decaimento gama: Após o decaimento alfa ou beta, o núcleo pode ainda estar em um estado excitado. Para liberar essa energia extra, o núcleo emite um raio gama, uma forma de radiação eletromagnética.

Conceito de meia-vida

Um dos conceitos mais importantes relacionados ao decaimento radioativo é a meia-vida. A meia-vida é o tempo necessário para que metade dos núcleos radioativos em uma amostra se desintegre. Ela fornece uma medida de quão rapidamente ou lentamente uma substância radioativa se decompõe.

Por exemplo, imagine que você tem uma amostra de um isótopo radioativo com meia-vida de 10 anos. Se você começa com 100 gramas deste isótopo, após 10 anos, você terá 50 gramas do isótopo inicial restante. Após mais 10 anos (20 anos no total), você terá 25 gramas restantes, e assim por diante.

A meia-vida é uma propriedade fixa para cada isótopo radioativo, o que significa que não muda com o tempo. Isso a torna uma ferramenta valiosa para prever o comportamento de materiais radioativos.

Representação matemática

A quantidade de material radioativo restante após um certo período de tempo pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

N(t) = N0 * (1/2)^(t/T)

Onde:

  • N(t) é a quantidade de substância restante após o tempo t.
  • N0 é a quantidade inicial da substância.
  • t é o tempo decorrido.
  • T é a meia-vida da substância.

Esta fórmula mostra como a quantidade de uma substância radioativa diminui com o tempo através de uma constante redução pela metade. Vejamos um exemplo visual:

Tempo quantidade da substância

Este gráfico mostra o decaimento de uma substância radioativa ao longo do tempo. Cada ponto no gráfico representa um intervalo de meia-vida, que mostra metade da quantidade da substância restante.

Aplicações práticas da meia-vida

O conceito de meia-vida é importante em várias áreas, como arqueologia, medicina e ciência ambiental. Vamos dar uma olhada em algumas das aplicações:

  • Datação por carbono: A datação por carbono-14 é uma técnica usada para determinar a idade de artefatos antigos. A proporção de carbono-14 e carbono-12 permanece constante em organismos vivos. Quando um organismo morre, ele para de absorver carbono, e o carbono-14 se decompõe. Ao medir o carbono-14 restante, os cientistas podem estimar a idade do artefato. C = C0 * (1/2)^(t/5730), onde 5730 anos é a meia-vida do carbono-14.
  • Tratamento médico: Na medicina nuclear, isótopos de curta duração com meia-vida conhecida são usados para diagnosticar e tratar doenças. Por exemplo, o iodo-131 com meia-vida de 8 dias é usado para tratar o câncer de tireoide. Os médicos podem calcular quanto material radioativo permanecerá no corpo após um certo tempo, garantindo a segurança e eficácia do tratamento.
  • Monitoramento ambiental: Os cientistas usam a meia-vida para entender por quanto tempo os contaminantes radioativos persistirão no ambiente após um evento como um acidente nuclear. Isso ajuda no planejamento de medidas de limpeza e segurança.

Exemplo de cálculo

Vamos analisar alguns exemplos para entender o uso da fórmula de meia-vida:

Exemplo 1

A meia-vida de uma amostra de 100 gramas do isótopo X é de 5 anos. Quanto do isótopo permanecerá após 15 anos?

N(t) = N0 * (1/2)^(t/T)
N0 = 100g
t = 15 anos
T = 5 anos
N(15) = 100 * (1/2)^(15/5) = 100 * (1/2)^3 = 100 * 1/8 = 12,5g

Assim, após 15 anos a quantidade do isótopo permanecerá 12,5 gramas.

Exemplo 2

Quanto tempo levará para uma amostra do isótopo Y se decompor para 1/4 de sua quantidade original quando sua meia-vida é de 10 anos?

N(t) = N0 * (1/2)^(t/T)
Quando N(t) = 1/4 * N0, a equação se torna:
1/4 = (1/2)^(t/10)
Para encontrar t, reconheça que 1/4 é (1/2)^2, então:
(1/2)^(t/10) = (1/2)^2
Portanto, t/10 = 2 ou t = 20 anos

Levará 20 anos para a amostra se decompor para 1/4 de seu volume original.

Conclusão

Os conceitos de decaimento radioativo e meia-vida são fundamentais para o estudo da radioatividade na física moderna. Compreender como as substâncias radioativas mudam ao longo do tempo é importante em muitas aplicações científicas e práticas. A meia-vida permite que cientistas e pesquisadores prevejam o comportamento futuro dessas substâncias e utilizem suas propriedades em várias áreas. Através de exemplos, cálculos e visualizações, podemos entender melhor os efeitos desse fenômeno natural em nosso mundo.


Grade 10 → 6.2.2


U
username
0%
concluído em Grade 10

← Anterior (6.2.1)
Tipos de radiação
Próximo (6.2.3) →
Reações nucleares e aplicações

Comentários 



Meia-vida e decaimento radioativo

https://www.physicsflow.com/g10/6.2.2?pfal=pt