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Enunciado

Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 62

No ar ou no vácuo, a luz viaja a uma velocidade constante d e   3,0   x   10 8   m / s . Para responder a algumas das seguintes perguntas, se necessário, consulte os dados astronômicos no Apêndice

F. a) Um ano-luz é definido como a distância percorrida pela luz em um ano. Use essa informação para determinar quantos metros há em 1 ano-luz. b) Qual distância em metros a luz viaja em 1 nanossegundo? c) Quando um brilho solar ocorre no nosso Sol, em quanto tempo após sua ocorrência é possível observá-lo? d) Ao lançar raios laser de um refletor instalado na lua pelos astronautas da Apollo, os astrônomos podem fazer medições exatas

da distância entre a Terra e a Lua. Quanto tempo após ser enviado, um desses raios laser (simplesmente um raio de luz) leva para retornar à Terra? e) A sonda Voyager, que passou por

Netuno em agosto de 1989, estava a cerca de 3,0 bilhões de milhas da Terra naquela época. Fotografias e outras informações foram enviadas para a Terra através de ondas de rádio, que viajam à velocidade da luz. Quanto tempo essas ondas levaram para chegar à Terra a partir da Voyager?

Passo 1

Desde que a luz viaja com uma velocidade constante, então d = c t .

A distancia da Terra até o Sol é de 1,50 × 10 11 m .

A distancia da Terra até a Lua é de 3,84 × 10 8 m .

A velocidade da luz percorre:

c = 3,0 × 10 8 m / s

Passo 2

  1. Vamos utilizar, nas nossas continhas, a relação que convete anos em segundos, já que estamos trabalhando com grandezas do Sistema Internacional (SI):

    2. d = c t = ( 3,0 × 10 8 m / s ) ⋅ 1 a n o ⋅ 365 d i a s 1 a n o ⋅ 24 h 1 d i a ⋅ 3600 s 1 h = 9,4 × 10 15 m

    Passo 3

  2. Sabemos que a ordem de grande do nanosegundo é de 10 - 9 s , então:

    3. d = c t = ( 3,0 × 10 8 m / s ) ⋅ ( 10 - 9 s ) = 0,30 m

    Passo 4

  3. Para que possamos calcular o tempo, basta isolarmos nessa formulinha:

    4. d = c t

    ⇒ t = d c

    t = 1,5 × 10 11 m 3,0 × 10 8 m / s   = 500 s   o u   8,33 m i n

    Passo 5

  4. Aqui, multiplicamos por dois a distancia da Terra até a Lua, pois queremos saber o tempo de ida e volta.

    5. t = 2 ( 3,84 × 10 8 m ) 3,0 × 10 8 m / s   = 2,6 s

    Passo 6

t = 0,30 m 3,0 × 10 8 m / s = 16,100 s = 4,5 h

Resposta

  1. 9,4 × 10 15 m
  2. 0,30 m
  3. 500 s   o u   8,33 m i n
  4. 2,6 s
  5. 4,5 h
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