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Exercícios Resolvidos de Força da Radiação Eletromagnética

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Exercício 7123456891011121314

Enunciado

PUC, Física 4, P1 2017.1, 2

(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.

Passo 1

Essa questão é típica de força de radiação, ou melhor, 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 a aceleração, que é o objetivo do nosso exercício.

Sabemos que a fórmula que nos dá a força resultante que age nessa esfera é

F = P r a d . A

Em que P r a d é a pressão de radiação e A é a área de atuação

Sabemos também que a pressão de radiação é dado pela fórmula

P r a d = I c

E por fim sabemos que pela segunda lei de Newton

F = m . a

Relacionando todas essas fórmulas, temos que,

m . a = I . A c

a = I . A c . m

Lembrando que

A = π r 2

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a = I . π r 2 c . m

I = 3,00 .   10 - 2 w / m 2

c = 3,00 .   10 8 m / s

r = 2,00 .   10 - 4 m

m = 2,5 . 10 - 9 k g

Substituindo na formula teremos que

a = 3,00 .   10 - 2 . π . ( 2,00 .   10 - 4 ) 2 3,00 .   10 8 . 2,5 . 10 - 9

a = 5,02 . 10 - 9 m s 2 = 5,02   n m / s 2

Resposta

d) a = 5,02 . 10 - 9 m s 2 = 5,02   n m / s 2

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