Um pedaço de cartolina pintado de preto, totalmente absorvente, tem área
, intercepta um pulso luminoso com uma intensidade de
produzido por uma lâmpada estroboscópica. Qual é a força exercida pela luz sobre a cartolina?
Passo 1
Então, a gente tem uma cartolina pintada de preto, com uma área de $ \mathcal{A} = 2,0 , cm^2 $, que está totalmente absorvendo a luz de um pulso luminoso com intensidade de $ 10 , W/m^2 $ proveniente de uma lâmpada estroboscópica. A matéria aqui envolve a pressão da luz e como calcular a força que ela exerce sobre a cartolina. Vamos precisar das fórmulas que relacionam intensidade, área e força na luz.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter a área da cartolina para metros quadrados, já que a intensidade está em $ W/m^2 $. Sabemos que $ 1 , cm^2 = 10^{-4} , m^2 $, então:
Passo 3
A fórmula para a pressão da radiação quando a luz é totalmente absorvida é dada por:
onde $ P $ é a pressão, $ I $ é a intensidade da luz, e $ c $ é a velocidade da luz ($ c = 3,0 \times 10^8 , m/s $).
Passo 4
Calculamos a pressão $ P $:
Passo 5
Agora, para encontrar a força $ F $, usamos a relação entre pressão, força e área:
Substituindo os valores:
Resposta
A força exercida pela luz sobre a cartolina é de aproximadamente $ 6,66 \times 10^{-12} , N $.