Enunciado

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Uma fonte luminosa pontual emite isotropicamente com uma potência de 200   W . Qual é a força que a luz exerce sobre uma esfera totalmente absorvente, com 2,0   c m de raio, situada a 20   m de distância da fonte?

Passo 1

E aí meus caros(as)! A moda da vez agora é a questão 110!

Bem! E o que a gente tem aqui é mais uma exerciciozinho sobre forças em superfícies refletoras.

Para este caso, conforme mostrado no enunciado, em que temos uma placa em que os raios incidem de forma perpendicular interceptando a superfície com, temos que usar a seguinte equação abaixo...

F = I A c

Lembrando que a superfície é totalmente absorvente, hein!? Não vai haver reflexão! Esse é o motivo de usarmos essa equação e não F = 2 I A / c .

Passo 2

Temos como calcular a área da esfera (já que a questão fornece o seu raio), e também sabemos a velocidade da luz c .

Falta apenas descobrir a intensidade dos raios de luz I !

Ora bolas! Para calcular I , vamos usar a definição de intensidade, dada pela equação abaixo...

I = P o t ê n c i a Á r e a = P A f o n t e

Estamos tomando como referência a fonte! Desse modo, vamos supor que a intensidade que atinge a Terra em geral, é a mesma que atinge a placa.

Pois muito bem! Bora considerar a área de atuação da fonte como uma esfera perfeita. Desse modo 20   m vai ser o nosso raio, e então...

I = P A f o n t e = P 4 π r 2

I = 200   W 4 π 20,0   m 2

I = 0,040   W / m 2

Passo 3

Achada a intensidade, agora é só substituir na fórmula do P a s s o   1 :

F = I A c

F = ( 0,040   W / m 2 ) ⋅ 4 π 0,02   m 2 2,99 ⋅ 10 8   m / s

F ≅ 1,7 ⋅ 10 - 13   N

E assim, encontramos nossa resposta!

Resposta

F ≅ 1,7 ⋅ 10 - 13   N

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