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Questão 59 (CFS 1) da EEAR 2027

CFS 1 · Física: Fissão, fusão e energia nuclear

– Diversos corpos celestes produzem energia a partir de reações nucleares, como por exemplo, uma estrela que produz energia devido ao processo de fusão do hidrogênio que ocorre em seu interior. Uma pesquisadora observa que uma determinada estrela irradia energia com uma taxa de 6 . 10^{34}\text{ J/s}. Assinale a alternativa que indica qual a diminuição de massa, em Kg, dessa estrela por segundo.

Adote c = 3 . 10^8\text{ m/s}.

  1. A
    8{,}4 . 10^{-19}
  2. B
    6{,}6 . 10^{-17}
  3. C
    9{,}3 . 10^{19}
  4. D
    6{,}6 . 10^{17}
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Resolução comentada

A energia irradiada pela estrela vem da conversão de massa em energia, dada pela relação de Einstein:

E = \Delta m\, c^2

A taxa de 6\cdot10^{34}\ \text{J/s} significa que, em cada segundo, a estrela libera E = 6\cdot10^{34}\ \text{J}. Então basta isolar a massa perdida nesse intervalo de 1 s.

  1. Isolando a massa: \Delta m = \dfrac{E}{c^2}
  2. Calculando c^2: c^2 = (3\cdot10^{8})^2 = 9\cdot10^{16}\ \text{m}^2/\text{s}^2
  3. Substituindo:
\Delta m = \dfrac{6\cdot10^{34}}{9\cdot10^{16}} = 0{,}667\cdot10^{18} \approx 6{,}7\cdot10^{17}\ \text{kg}

Portanto, a estrela perde cerca de 6{,}6\cdot10^{17}\ \text{kg} por segundo, o que corresponde à alternativa com esse valor. A conta correta dá expoente positivo, pois 10^{34}/10^{16}=10^{18}.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa B engana por trazer o mesmo número da resposta correta, mas com o sinal do expoente trocado.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AExpoente negativo e valor sem relação com E/c^2; não resulta de nenhuma conta coerente com os dados.
  • BTem o valor certo, mas o expoente está com sinal trocado (10^{-17}), o que daria uma massa minúscula.
  • CAparece ao inverter a divisão ou errar a potência, com expoente 10^{19} e valor 9{,}3 incompatíveis com 6\cdot10^{34}/9\cdot10^{16}.

Assuntos: Fissão, fusão e energia nuclear, Relatividade restrita.

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Fonte: EEAR 2027 · CFS 1. Prova oficial ↗