Núcleos atômicos podem girar rapidamente e emitir raios . Nesse processo, o núcleo perde energia, passando sucessivamente por estados de energia cada vez mais baixos, até chegar ao estado fundamental, que é o estado de menor energia desse sistema. Nos laboratórios onde esses núcleos são estudados, detectores registram dados dos pulsos da radiação
emitida, obtendo informações sobre o período de rotação nuclear. A perda de energia devido à emissão de radiação eletromagnética altera o período de rotação nuclear. O gráfico mostra quatro valores do período de rotação de um dos isótopos do núcleo de érbio (158Er) durante um certo intervalo de tempo, obtidos a partir de dados experimentais.
Obtenha o valor da
a) velocidade angular de rotação, ω , do núcleo no instante t = 8 x 10-12 s, em rad/s;
b) aceleração angular média, α, do núcleo entre os instantes t = 2 x 10-12 s e t = 8 x 10-12 s, em rad/s2;
c) aceleração centrípeta, αc, de uma porção de matéria nuclear localizada a uma distância R = 6 x 10-15 m do eixo de rotação nuclear para o instante t = 8 x 10-12 s;
d) energia, E, emitida pelo 158Er sob a forma de radiação eletromagnética entre os instantes t = 2 x 10-12s e t = 8 x 10-12 s.
Note e adote:
Radiação : radiação eletromagnética de frequência muito alta.
Energia rotacional do núcleo ER = (1/2) I ω2, onde I = 12 x 10-55 J s2 é constante.
π = 3
a) A partir do gráfico dado, no instante 8 · 10-12 s o período de rotação é T = 9 · 10-21 s. Utilizando a relação entre período e velocidade angular:
b) Repetindo o procedimento do item a para o instante 2 · 10-12 s:
Utilizando a definição de aceleração angular média para o intervalo de tempo pedido, tem-se
c) Admitindo o núcleo como sendo um corpo rígido, todos os seus pontos possuem a mesma velocidade angular, logo:
d) A energia E, emitida pelo 158Er, sob a forma de radiação eletromagnética, entre os instantes 2 · 10-12 s e 8 · 10-12 s, pode assim ser obtida: