Uma luz com intensidade de
incide normalmente em uma superfície com uma área de 1 cm 2 e é totalmente absorvida. A força que a radiação exerce sobre a superfície é
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Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede a força exercida pela radiação sobre a superfície:
- Intensidade da luz:
. - Área da superfície:
. - A luz incide normalmente e é totalmente absorvida pela superfície (sem reflexão).
A pergunta é: qual é a forçaque a radiação exerce sobre a superfície?
Passo 2
Explicação física e fórmula que usaremos (passo a passo didático).
- Cada fóton tem energia
e momento relacionado por , onde é a velocidade da luz. - Intensidade
é a energia por unidade de tempo que atravessa por unidade de área, ou seja . - Quando a superfície absorve completamente essa energia, a quantidade de momento transferida por unidade de tempo e por unidade de área é
(energia por tempo por área dividido por dá momento por tempo por área). - Pressão de radiação (força por área) para absorção total é, portanto,
- A força total sobre a superfície é pressão vezes área:
Comentário de unidade (checagem):
. Então a fórmula dá Newtons, como esperado.
Passo 3
Cálculo numérico detalhado.
- Primeiro a potência incidente sobre a área:
- Usando
, a força é
- Calculando a divisão:
- Converter para nanonewtons (
):
Arredondamento: as alternativas usam duas casas significativas, então
é a correspondência.
Passo 4
Interpretação final e escolha da alternativa:
- A força obtida é
, que corresponde à alternativa marcada como .