Uma onda eletromagnética plana no vácuo tem intensidade média 1000 W / m^2. Uma placa plana retangular, de 50 cm times 70 cm, 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
I = 1000 W/m^2
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 .

Passo 2

Primeiro converte a área da placa pra metro quadrado.
50 cm = 0,50 m e 70 cm = 0,70 m, então
A = 0,50 times 0,70 = 0,35 m^2
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 P = Ic, 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
c = 3,0times10^8 m/s
Então
P = Ic = 1000 W/m^23,0times10^8 m/s = 3,33times10^-6 Pa

Resposta

A pressão de radiação sobre a placa é
boxed3,3times10^-6 Pa

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