Enunciado

Na Fig. 33-38, o feixe de um laser com 4,6 W de potência e D   =   2,60   m m de diâmetro é apontado para cima, perpendicularmente a uma das faces circulares (com menos de 2,6 m m de diâmetro) de um cilindro perfeitamente refletor, que é mantido suspenso pela pressão da radiação do laser. A massa específica do cilindro é 1,20   g / c m 3 . Qual é a altura H do cilindro?

Passo 1

Os dados que o problema nos trás são:

m e i o   p e r f . r e f l e t o r : p r = 2 I A ; F r = 2 I A c

P = 4,6

D = 2,6 × 10 - 3

ρ = 1,2 × 10 3 k g / m 3

E sabemos que massa é densidade vezes volume, e o volume do cilindro pode ser escrito como a mutiplicação da área da base pela altura H :

m = ρ A H

Passo 2

Como há equilíbrio das forças, temos que a força de radiação equilibra a força peso:

F r = m g

2 I A c = ρ A H g

H = 2 I ρ g c

Mas não temos a intensidade, mas sim a potência e a posição D , então a altura do cilindro fica:

H = 8 P ρ g π D 2 c

Passo 3

Agora é só substituir! Bora fazer?

H = 8.4,6 1,2 × 10 3 . 9,8 . π . 1,3 × 10 - 3 2 . 3 × 10 8 = 1,23 × 10 - 7 m = 0,123 μ m

Resposta

0,123 μ m

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