Exercícios Resolvidos de Pressão da Radiação Eletromagnética

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Enunciado

Um laser é capaz de gerar pulsos de radiação com uma potência máxima de valor

P = 2,5   x   10 8 W . Ele é focalizado em uma superfície de área 1,4   m m 2 de um plasma de elétrons de alta densidade. Essa superfície está perpendicular à direção de propagação.

(a) Determine a intensidade 𝐼 da radiação na superfície considerada. Determine também a pressão de radiação P r   sobre esse plasma lembrando que ele se comporta como um meio perfeitamente refletor.

Passo 1

Podemos descobrir a fórmula que devemos usar se soubermos qual as unidades da questão, por exemplo, ele pede primeiramente o valor da intensidade que age sobre a área dada, como a unidade de intensidade é dada por W / m 2 devemos descobrir quanto de potência foi transferido para a área dada, ou seja, a fórmula de intensidade é

I = P A

Com já sabemos o enunciado nos dá exatamente esses valores

P = 2,5   x   10 8 W

A = 1,4 m m 2 = 1,4 x 10 - 6 m

I = 2,5 x   10 8 1,4 x 10 - 6 = 1,786 x 10 14 W m 2

Passo 2

Precisamos agora determinar a pressão de Radiação, mas nesse caso é bem simples, vamos relembrar as fórmulas pois elas são bem tranquilas e ai sim vamos relacionar elas com o objetivo do nosso exercício.

Sabemos que a pressão de radiação é dado pela fórmula( aqui vale lembrar que como se trata de uma superfície perfeitamente refletora o valor da pressão será multiplicado por 2)

P r a d = 2 I c

I = 1,786 x 10 14 W m 2

c = 3 x 10 8 m s  

Como já determinamos o valor de intensidade no item anterior, basta apenas substituir os valores

P r a d = 2 x 1,786 x 10 14 3 x 10 8 = 1,19 x 10 6   P a = 1,19 M P a

Resposta

I = 1,786 x 10 14 W m 2

P r a d = 1,19 x 10 6   P a = 1,19 M P a

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