PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 28 (1º exame) da UERJ 2013

1º exame · Ciências da Natureza e Matemática · Física: Fissão, fusão e energia nuclear

A partícula káon, eletricamente neutra, é constituída por duas partículas eletricamente carregadas: um quark d e um antiquark \bar{s}.

A carga do quark d é igual a -\frac{1}{3} do módulo da carga do elétron, e a carga do quark s tem mesmo módulo e sinal contrário ao da carga de um antiquark \bar{s}.

Ao quark s é atribuída uma propriedade denominada estranheza, a qual pode ser calculada pela seguinte fórmula:

S = 2Q - \frac{1}{3}

S - estranheza
Q - razão entre a carga do quark s e o módulo da carga do elétron

Assim, o valor da estranheza de um quark s é igual a:

  1. A
    \frac{1}{3}
  2. B
    1
  3. C
    -\frac{1}{3}
  4. D
    -1
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Resolução comentada

O káon é neutro, então a soma das cargas do quark d e do antiquark \bar{s} é zero.

  1. Carga do quark d: -\frac{1}{3}e (em módulo de e, a carga do elétron).
  2. Neutralidade: q_d + q_{\bar{s}} = 0, logo q_{\bar{s}} = +\frac{1}{3}e.
  3. O enunciado diz que o quark s tem mesmo módulo e sinal contrário ao do antiquark \bar{s}. Então q_s = -\frac{1}{3}e.
  4. A razão Q entre a carga do quark s e o módulo da carga do elétron é Q = -\frac{1}{3}.

Agora é só usar a fórmula da estranheza:

S = 2Q - \frac{1}{3} = 2\cdot\left(-\frac{1}{3}\right) - \frac{1}{3} = -\frac{2}{3} - \frac{1}{3} = -1

Portanto, a estranheza do quark s vale -1.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana quem para na carga do quark s (-\frac{1}{3}) sem substituir na fórmula; a A engana quem confunde o sinal do antiquark com o do quark.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa Q=+\frac{1}{3} e erra a conta, ou ignora o sinal da carga do quark s.
  • BResulta de usar Q=+\frac{1}{3} (carga do antiquark): \frac{2}{3}-\frac{1}{3} seria \frac{1}{3}, e o valor 1 não segue de nenhuma conta correta; ignora o sinal da carga.
  • CPega o valor de Q (-\frac{1}{3}) como se fosse a estranheza, sem aplicar a fórmula.

Assuntos: Fissão, fusão e energia nuclear, Carga elétrica e processos de eletrização.

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Ver como caiu na prova Questão 28 no caderno 1º Exame de Qualificação da UERJ 2013

Fonte: UERJ 2013 · 1º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗