Exercícios Resolvidos de Pressão da Radiação Eletromagnética

Halliday, Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de física, volume 4: Óptica e Física Moderna, 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, pp 37-82

A intensidade média da radiação solar que incide perpendicularmente em uma superfície situada logo acima da atmosfera da Terra é 1,4   k W / m 2 .

  1. Qual é a pressão de radiação p r exercida pelo Sol sobre essa superfície, supondo que toda a radiação é absorvida?
  2. Calcule a razão entre essa pressão e a pressão atmosférica ao nível do mar, que é 1,0 × 10 5   P a .

Passo 1

Letra a)

Quando uma superfície absorve completamente a radiação eletromagnética, a pressão que ela sofre devido à luz é de:

p r = I c

A velocidade da luz é c = 3 ∙ 10 8   m / s e a intensidade que essa superfície recebe da radiação solar é de I = 1,4 k W / m 2 = 1,4 ∙ 10 3   W / m 2 . A pressão então vai ser:

p r = 1,4 ∙ 10 3 3 ∙ 10 8 ≅ 0,467 ∙ 10 - 5   P a = 4,67 ∙ 10 - 6 P a

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Passo 2

Letra b)

Na letra (a), encontramos a pressão que a radiação exerce, p r ≅ 0,467 ∙ 10 - 5 P a . A razão entre ela e a pressão atmosférica ao nível do mar p a t m = 1,0 ∙ 10 5 P a é:

p r p a t m ≅ 0,467 ∙ 10 - 5 1,0 ∙ 10 5 = 0,467 ∙ 10 - 10 = 4,67 ∙ 10 - 11

Ou seja, a pressão atmosférica ao nível do mar é aproximadamente 20 bilhões de vezes maior que a pressão da radiação.

p a t m ≅ p r 0,467 ∙ 10 - 10 ≅ 2 ∙ 10 10 ∙ p r

Resposta

Letra a)

p r ≅ 4,67 ∙ 10 - 6 P a

Letra b)

p r p a t m ≅ 4,67 ∙ 10 - 11

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