Uma onda eletromagnética plana no vácuo tem intensidade média
. Uma placa plana retangular, de
, está colocada perpendicularmente à direção da onda plana. Se a placa absorve toda a energia incidente, calcule a pressão exercida pela radiação sobre a placa.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz o seguinte: temos uma onda eletromagnética no vácuo com intensidade média
e uma placa retangular de dimensões
(colocada perpendicularmente à onda) que absorve toda a energia que chega nela. A parada é calcular a pressão de radiação que essa onda exerce na placa.
Conteúdo: pressão de radiação (força por área gerada pela transferência de momento de uma onda eletromagnética). Vamos precisar da relação entre intensidade e pressão
, que envolve a velocidade da luz
.
Conteúdo: pressão de radiação (força por área gerada pela transferência de momento de uma onda eletromagnética). Vamos precisar da relação entre intensidade
Passo 2
Primeiro converte a área da placa pra metro quadrado.
50 cm = 0,50 m e 70 cm = 0,70 m, então
50 cm = 0,50 m e 70 cm = 0,70 m, então
Mesmo que a gente só precise da área pra ter noção do tamanho, a pressão numa placa perfeita absorvente não depende da área – a fórmula vai dar direto a pressão.
Passo 3
Teoria rápida: cada fóton carrega energia
e momento
. Intensidade
é energia por segundo por área, então a taxa de momento transferido por área (que é a pressão) vale
no caso de absorção total. (Se fosse reflexão perfeita, seria
, mas aqui absorve tudo, sem refletir.)
Passo 4
Agora é só colocar números. A velocidade da luz no vácuo é
Então
Resposta
A pressão de radiação sobre a placa é