Exercícios de Força da Radiação Eletromagnética - Lista de Exercícios Resolvida

Um laser tem uma potência luminosa de e um comprimento de onda de . A luz emitida é focalizada (concentrada) até que o diâmetro do feixe luminoso seja igual ao diâmetro de de uma esfera iluminada pelo laser.

A esfera é perfeitamente absorvente e tem uma massa específica de . Determine:

1. A intensidade do feixe produzido pelo laser na posição da esfera.
2. A pressão exercida pela radiação do laser sobre a esfera.
3. O módulo da força correspondente.
4. O módulo da aceleração que a força imprime à esfera.

Uma placa quadrada, perfeitamente refletora, situada no espaço sideral, está orientada perpendicularmente aos raios solares.

A placa tem de lado e se encontra a uma distância de do Sol.

Determine a força exercida sobre a placa pelos raios solares.

A potência de radiação do sol é de .

Um laser de intensidade produz um feixe de radiação monocromático, cilíndrico e com seção reta de raio . O feixe incide perpendicularmente sobre uma placa que o absorve totalmente.

Calcule a potência média emitida pelo laser.

Calcule a amplitude do campo elétrico e do campo magnético do feixe incidente.

Calcule a força exercida pela radiação sobre a placa.

Calcule a densidade volumétrica média de energia do feixe.

Uma lâmpada incandescente de de potência possui eficiência de na conversão de energia elétrica em energia luminosa. Um espelho circular plano, com raio de , é posicionado a uma distância de da lâmpada.

Na aproximação de onda plana monocromática, determine a força média sentida pelo espelho devido à pressão de radiação. Considere que toda a área do espelho é iluminada igualmente, com uma incidência normal.

Na ausência de quaisquer outras forças, esse feixe luminoso incide diretamente sobre uma

esfera totalmente absorvente cujo raio, de 2,0 mm, coincide com raio do feixe. A esfera

tem densidade de 0,5×.

(e) Determine o módulo da aceleração adquirida pela esfera.

Dados:

Uma onda eletromagnética de intensidade e vetor de onda  incide em um superfície circular de raio situada no plano e é completamente refletida. Qual a força média exercida por esta onda na superfície?

1. .
2. .
3. .
4. .
5. .

(d) Determine o módulo da aceleração produzida pela força gerada pela pressão da

radiação de um feixe luminoso uniforme, cuja intensidade é I = 3,00. 10-2 W/m²e que

incide sobre uma esfera de raio R = 2,00. 10 -4 m. Essa esfera absorve totalmente a

radiação e possui massa m = 2,50. 10 -9kg.

O vetor de Poynting associado com uma onda eletromagnética harmônica que se propaga no vácuo é dado por:

E é medido em .

1. Qual a direção e o sentido de propagação da onda? Justifique a sua resposta.
2. Suponha que em e no plano o campo elétrico aponte no sentido do eixo . Determine a expressão vetorial do campo elétrico associado a este vetor de Poynting.
3. Determine o vetor campo magnético associado com este vetor de Poynting.
4. Calcule o comprimento de onda e a frequência desta onda harmônica.
5. Calcule a força exercida sobre uma superfície perfeitamente refletora, perpendicular à direção de propagação da onda cuja área vale .

Uma onda eletromagnética senoidal plana se propagando no ar possui comprimento de onda igual a e a amplitude do campo elétrico é igual a .

Dê as suas respostas em valores numéricos.

1. Qual é a frequência desta onda?
2. Sabendo que o vetor de propagação da onda está na mesma direção e é proporcional ao vetor , escreva uma possível expressão para o vetor campo elétrico em função do tempo e do espaço.
3. A partir da sua resposta do item b), escreva uma possível expressão para o vetor campo magnético em função do tempo e do espaço.
4. Qual é a intensidade desta onda?
5. Qual é a força média que a radiação exerce sobre uma superfície totalmente absorvedora perpendicular à direção de propagação com área igual a ?

Um laser de intensidade produz um feixe de radiação monocromático, cilíndrico e com seção reta de raio .

O feixe incide perpendicularmente sobre uma placa que o absorve totalmente.

1. Calcule a potencia média emitida pelo laser.
2. Calcule a amplitude do campo elétrico e do campo magnético do feixe incidente.
3. Calcule a força exercida pela radiação sobre a placa.
4. Calcule a densidade volumétrica média de energia do feixe.

Um laser de intensidade produz um feixe de radiação cilíndrico e com seção reta de raio . O feixe incide perpendicularmente sobre uma placa esférica totalmente negra, de raio , com .

Modelando a frente de onda como plana e monocromática, qual é a força exercida pela radiação sobre a placa?

Considere as afirmações a seguir e marque a alternativa CORRETA.

1. A densidade de corrente de deslocamento sempre é nula no vácuo
2. A intensidade da radiação eletromagnética produzida por um dipolo elétrico é máxima na direção perpendicular ao eixo de oscilação do dipolo.
3. Um elétron livre em movimento retilíneo acelerado produz um campo eletromagnético esfericamente simétrico.

1. Apenas está correta
2. Apenas está correta
3. Apenas está correta
4. Apenas e estão corretas.
5. Apenas e estão corretas.
6. Todas estão corretas.
7. Todas estão incorretas.

Um feixe de luz plano, monocromático e linearmente polarizado de intensidade ilumina totalmente um espelho de área de . Na incidência normal, determine a força média realizada pelo feixe de luz no espelho.

(a)

(b)

(c)

(d)

Um cubo possui de volume. Em uma das faces, o cubo é coberto por um material escuro ideal, enquanto a face oposta a anterior é feita de um espelho ideal.

Ilumina-se, totalmente, cada uma dessas duas faces do cubo com luz de de intensidade. O módulo da força resultante sentida pelo cubo é