Um gerador de micro-ondas produz pulsos de radiação com frequência de 20 GHz e cada pulso dura 1,0 ns. Qual é a energia total contida em cada pulso?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre energia em pulsos de radiação de um micro-ondas. A gente vai usar conceitos de física das ondas e física quântica. Precisamos saber sobre frequência, duração do pulso e a constante de Planck para calcular a energia total de cada pulso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que a frequência significa. A frequência ( ) é o número de ciclos completos de uma onda que passam por um ponto em um segundo. Aqui, a frequência é de 20 GHz, que são hertz.

Passo 3

Agora, vamos descobrir quantos ciclos de onda acontecem durante cada pulso. Sabemos que cada pulso dura 1,0 nanosegundo (ns), que é N = f times t = 20 times 10^9 , Hz times 1,0 times 10^-9 , s = 20 , ciclos segundos. O número de ciclos ( ) é dado por:

Passo 4

Para calcular a energia total ( Eciclo = h times f ) de cada pulso, usamos a relação da energia de um único ciclo de onda, que é dada por:
E = N times Eciclo = 20 times (6,626 times 10^-34 , Js times 20 times 10^9 , Hz) = 2,6504 times 10^-22 , J
onde é a constante de Planck ( ) e é a frequência. Então, a energia total é:

Resposta

A energia total contida em cada pulso é aproximadamente .

Exercícios relacionados