Questão 3. Um feixe de moléculas de hidrogênio
está direcionado para uma parede, fazendo um ângulo de
com a normal à parede. As moléculas do feixe têm uma velocidade de
e uma massa de
. O feixe atinge a parede em uma área de
, a uma taxa de
moléculas por segundo. Qual é a pressão do feixe sobre a parede? (2,00 pontos)
Passo 1
O enunciado dá um feixe de moléculas de
com velocidade de
atingindo uma área de
à razão de
moléculas por segundo, com ângulo de incidência de
em relação à normal. O conteúdo é momento e pressão de um feixe de partículas, usando a relação
onde cada molécula, ao colidir elasticamente, troca momento normal
, com
.
Passo 2
Convertemos todas as unidades ao SI:
Passo 3
Calculamos a componente normal da velocidade:
Passo 4
Cada molécula sofre mudança de momento na direção normal
Passo 5
Como chegam
moléculas por segundo, a força média sobre a parede é
Passo 6
Finalmente, a pressão é
Resposta
A pressão do feixe sobre a parede é aproximadamente
.