Atividades com Raios X

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FORMAÇÃO CONTINUADA DE PROFESSORES
DA FUNDAÇÃO CECIERJ
Desvendando
casos de Física
Quântica e de
Partículas
Apresentado pelo Prof Hudson de Aguiar Silva
ATIVIDADES
CASO 4
RAIOS X
O DESCOBRIMENTO DE
RUTHERFORD
Referência bibliográfica: 
BROCKINGTON, Guilherme et al. A realidade escondida: a
inserção de conceitos de física quântica e de física de
partículas no ensino médio. - 1 ed. - São Paulo: Editora
Livraria da Física, 2017.
ATIVIDADE: 
RAIOS X
J U S T I F I C A T I V A S : 
E S T A A T I V I D A D E P O D E S E R U S A D A P A R A I N T R O D U Z I R U M A
S E Q U Ê N C I A D I D Á T I C A S O B R E F Í S I C A D E P A R T Í C U L A S . 
T E M C O M O O B J E T I V O L E V A R O A L U N O A C O M P R E E N D E R O
P R O C E S S O D E P R O D U Ç Ã O D E R A I O S X , D A S R A D I O G R A F I A S E
D A S D I F E R E N Ç A S E N T R E A S T O N A L I D A D E S P R E S E N T E S
N E L A S , C O M O E F E I T O D A A B S O R Ç Ã O D E D I F E R E N T E S
M A T E R I A I S D E D E N S I D A D E S D I S T I N T A S . 
MATERIAIS: 
DIVERSAS RADIOGRAFIAS; 
FOLHA DE PAPEL FOTOGRÁFICO;
OBJETOS DE FORMAS E MATERIAIS
DIFERENTES;
“ABAJUR” DE LÂMPADA. 
PREPARAÇÃO DA TURMA E 
PRIMEIRA PARTE DA ATIVIDADE
Antes da atividade é preciso pedir que cada aluno traga uma radiografia
que tem em casa ou de algum amigo ou parente. 
Separe a turma em grupos de quatro alunos, em que cada grupo receba um
conjunto de radiografias para análise. 
Para iniciar a atividade, cada grupo analisa as radiografias com o auxílio
das questões a seguir: 
Questões: 
1- Qual foi a radiografia que chamou mais sua atenção? Por quê? 
2- Por que nas radiografias há regiões mais claras e mais escuras? 
3- Por que algumas radiografias apresentam melhor nitidez? 
4- Como são produzidos os raios X? 
5- Você sabe como e quando foram descobertos os raios X? 
RESPOSTAS DAS QUESTÕES E CONDUÇÃO DA AULA 
Questões: 
1- Qual foi a radiografia que chamou mais sua atenção? Por quê? 
Essa primeira pergunta tem função de aproximar o aluno da análise das radiografias e tem resposta
livre, pois depende de aluno. Deixar cada grupo apresentar suas respostas. 
2- Por que nas radiografias há regiões mais claras e mais escuras? 
A diferença entre as regiões claras e escuras é devido à diferença de substâncias que compõe cada
uma delas. Por exemplo: regiões mais claras que representam alguns ossos são aquelas onde há a
presença do cálcio que absorve mais os raios X. O mesmo acontece para identificar um metal. 
3- Por que algumas radiografias apresentam melhor nitidez? 
A nitidez da radiografia é definida por diversos fatores, com destaque para: tempo de exposição da
radiografia; qualidade da lâmina (chapa) onde será revelada a radiografia e a regulagem do
aparelho de raio X. 
RESPOSTAS DAS QUESTÕES E CONDUÇÃO DA AULA 
4- Como são produzidos os raios X? 
Os raios X são ondas eletromagnéticas de alta frequência (comprimento de onda da ordem de
10^-12 m) e sua origem consiste em acelerar elétrons a partir de uma voltagem de até 100 kV
(100 000 V). Em seguida, são bruscamente freados (colisão dos elétrons e o alvo) e por causa
dessa desaceleração ocorre uma emissão de radiação eletromagnética de alta frequência que
corresponde aos raios X. 
5- Você sabe como e quando foram descobertos os raios X? 
Os raios X foram descobertos em 08 de novembro de 1895 pelo holandês Wilhelm Conrad
Röntgen, quando realizava experiência com descargas elétricas nos tubos de raios catódicos,
para estudar o fenômeno da luminescência produzida pelos raios no tubo. 
É interessante que o professor oriente o “olhar” dos alunos para os detalhes nas
radiografias como diferença de tonalidade, contornos dos objetos, partes do
corpo, próteses, fissuras nos ossos... 
Essas questões servem como motivação para iniciar a discussão sobre os raios X
e as radiografias, e os processos de “criação”, detecção e absorção por
diferentes materiais. 
Para formalizar toda a discussão, o professor pode lançar mão do texto contido
na sala de aula de nosso curso e chamado de “VENDO ATRAVÉS DA PELE: A
DESCOBERTA DOS RAIOS X”. 
S E G U N D A P A R T E D A A T I V I D A D E
Propor uma analogia com a produção de radiografias, sendo a fonte de luz visível que
sensibiliza um papel fotográfico semelhante à fonte de raios X e à radiografia. Assim,
busca-se visualizar e materializar a discussão feita na primeira parte. 
Coloca-se então sobre uma folha de papel fotográfico (que é sensível à luz e é
encontrado em lojas de material para profissionais de fotografia) vários objetos
opacos, translúcidos ou transparentes de qualquer forma. Depois de permanecerem
por aproximadamente cinco minutos próximos de uma fonte de luz, os objetos são
retirados e nota-se a marca deixada por eles. 
Duas questões que podem ser propostas: 
Você pode distinguir bem a forma
dos objetos? Por quê?
1.
Nas marcas deixadas pelas no papel,
existe diferença quanto à nitidez?
Tente explicar essa diferença. 
2.
R E S P O S T A S D O S A L U N O S E P O N T O S D E A T E N Ç Ã O 
P A R A O P R O F E S S O R
Caso os alunos utilizem réguas, borrachas, canetas e lápis
terão uma diferença de nitidez que é devido à transparência
ou não do objeto. No caso da régua, ela pode ser
transparente, deixando uma leve marca no papel fotográfico
ou pode ser opaca, permitindo observar sua forma bem
nítida, pois não permite a passagem da luz. 
Sugestão de ampliação da atividade: Trabalho de campo -
Entrevistar uma pessoa que trabalhe com raios X e
radiografias, sobre os tipos de chapas fotográficas e como
elas são reveladas. Em seguida, produzirem um podcast ou
vídeo com o conteúdo da entrevista. 
ATIVIDADE: 
O DESCOBRIMENTO
DE RUTHERFORD
JUSTIFICATIVA: 
A atividade tem o intuito de levar os alunos a
“enxergar” um objeto que não pode ser visto a olho
nu devido ao seu tamanho microscópico, como é o
caso do átomo e do núcleo atômico. 
Rutherford usou um método de espalhamento com
partículas alfa que permitiu a estrutura atômica.
Esse procedimento é muito utilizado na Física
Nuclear, na Física Atômica e na Física de Partículas
Elementares. 
Esse método inspirou a montagem dessa atividade.
MATERIAIS: 
2 chapas de madeira (4 mm); uma de 30 cm x 30 cm e outra de 50 cm x
50 cm; 
Folha de isopor de 15 mm; 
Bolinhas de diversos tamanhos, porém menores que 1,5 cm (bolinhas de
gude, esferas metálicas de rolamento)
MONTAGEM DAS PLACAS: 
Corte dois quadrados de madeira (4 mm) nas medidas indicadas (um 30 cm x 30 cm
e o outro 50 cm x 50 cm). 
Pinte as placas de madeira de preto, para dificultar o reconhecimento dos objetos
caso algum aluno venha a olhar. 
Recorte o isopor em uma das formas geométricas básicas mostradas a seguir. Pinte-
o também de preto. O objeto deve ter no máximo 13 cm de diâmetro. 
Cole um lado do objeto centralizado no quadrado menor. Depois, cole o outro lado
do objeto centralizado no quadrado maior. 
Sugestões de formas para atividade
ORIENTAÇÕES PARA O PROFESSOR:
Antes de entregar as placas aos alunos, comente que, nesta atividade, eles
usarão métodos análogos aos desenvolvidos por Ernest Rutherford no
começo de 1900, e ainda usados em nossos dias pelos físicos de partículas. 
Não ver o objeto que será estudado vai levar o aluno a realizar medidas
melhores. 
Oriente os alunos a sondar as placas lançando bolinhas de gude para
determinar as formas que estão coladas embaixo delas. Os alunos devem
lançar as bolinhas no vão entre a placa e outra superfície (pode ser o chão
ou uma mesa) na qual será apoiada a placa. Para isso, leva-se em conta o
princípio da reflexão (o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão),
traçando a trajetória das bolinhas na incidência e na reflexão. De posse
desses dados é possivel começar a delinear as formas que estão abaixo das
placas, que vão se tornando mais “nítidas” depois de certo número de
incidências. 
Aluno lançando as bolinhas para marcar
suas trajetórias, para depois analisá-las.Para traçar a forma, coloca-se um pedaço de
papel sobre o tampo de madeira esboçando
a trajetória das bolinhas. 
Nesta imagem à direita, o aluno analisa as
trajetórias e tenta traçar a forma geométrica
do seu objeto de estudo.
O professor distribui placas com as mesmas
formas para serem “descobertos” por grupos
diferentes e assim, poderem depois
confrontarem os resultados. 
Para finalizar: O professor desenha na lousa as formas estudadas na
atividade e ouve dos alunos a experiência deles. 
Em nossa sala de aula, acesse o texto “ENTRA UMA CENA UMA NOVA
FIGURA: ERNEST RUTHERFORD” para auxiliar na discussão final com os
alunos abordando: 
o início das pesquisas sobre a estrutura da matéria passando pelos
experimentos no tubo de Crookes e os raios catódicos até a quantização
proposta por Bohr em seus postulados. 
Referências
Bibliográficas: 
BROCKINGTON, Guilherme et al. A realidade
escondida: a inserção de conceitos de física quântica
e de física de partículas no ensino médio. - 1 ed. - São
Paulo: Editora Livraria da Física, 2017.
PIETROCOLA, Maurício et al. Física em contextos, 3:
ensino médio. - 1. ed. - São Paulo: Editora do Brasil,
2016.