QUESTÃO 04
Uma onda eletromagnética plana de intensidade de
atinge um pequeno espelho de bolso com
de área, posicionado perpendicularmente à onda que se aproxima.
a) Qual momento a onda transfere para o espelho a cada segundo?
b) Encontre a força que a onda exerce sobre o espelho.
a) Qual momento a onda transfere para o espelho a cada segundo?
b) Encontre a força que a onda exerce sobre o espelho.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma onda eletromagnética com intensidade de
atingindo um espelho pequeno com área de
, posicionado perpendicularmente à onda. Precisamos descobrir:
a) O momento que a onda transfere para o espelho a cada segundo.
b) A força que a onda exerce sobre o espelho.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de intensidade de onda, relação entre energia e momento, e como calcular força a partir da variação de momento no tempo.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a área do espelho de centímetros quadrados para metros quadrados, já que a intensidade está em
.
Sabemos que
.
Então,
Passo 3
Agora, vamos calcular a potência (energia por segundo) que a onda está transmitindo para o espelho. A potência
é dada pela intensidade
multiplicada pela área
:
Passo 4
Para encontrar o momento que a onda transfere para o espelho a cada segundo, precisamos relacionar a potência à transferência de momento. A relação entre potência
e momento
para uma onda refletida (como no caso do espelho) é:
onde
é a velocidade da luz (
).
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 6
Agora, para encontrar a força que a onda exerce sobre o espelho, usamos a relação entre força
e variação de momento no tempo:
Já que o momento é transferido continuamente a cada segundo, a força é igual ao momento transferido por segundo:
Resposta
a) O momento transferido para o espelho a cada segundo é
.
b) A força exercida pela onda sobre o espelho é
.