Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 33.3 - Ex. 26
Na Fig. 33-38, o feixe de um laser com de potência e de diâmetro é apontado para cima, perpendicularmente a uma das faces circulares (com menos de de diâmetro) de um cilindro perfeitamente refletor, que é mantido suspenso pela pressão da radiação do laser. A massa específica do cilindro é . Qual é a altura H do cilindro?
Passo 1
Falaiii meus xuxu’s, ceis tão bonzinho??
Espero que sim hein, bora lá pra mais uma?
Encostaaaa
Vamos escrever a expressão para a massa do cilindro em termos de sua altura H, diâmetro D e a densidade , como mostrado a seguir
No caso dado, a força de radiação F atua no sentido ascendente e a gravidade g atua no sentido descendente.
Vamos expressar a segunda lei de Newton no estado do sistema está em equilíbrio.
Passo 2
No caso de superfície perfeitamente refletora, uma expressão para a força radiante é,
Onde,
é a intensidade
é a área
é a velocidade da radiação
Vamos escrever para a área da seção transversal do cilindro
Passo 3
Substituindo por m, e por F, na equação
Logo:
Vamos reorganizar
A intensidade é expressad como potência (P) por área da seção transversal do cilindro como:
Substiutindo (1)
Passo 4
Agora iremos fazer as substituições numéricas
Portanto, a altura do cilindro é de .
Resposta
Portanto, a altura do cilindro é de