PUC-RIO – Física 3 2020.1 – P2– Questão 4
Uma onda eletromagnética tem uma frequência e se propaga no vácuo, com campo magnético . O eixo tem direção e o eixo tem direção . Qual das alternativas abaixo corresponde ao vetor de Poyting e o valor médio do vetor de Poyting (I)? Use a velocidade da luz e a permeabilidade magnética para dar a resposta do módulo do vetor de Poyting e o valor médio do vetor de Poynting em , e outras quantidades físicas relacionadas à onda eletromagnética em unidades . [Considere nas alternativas que os números no argumento da função estão nas unidades e para as variáveis e respectivamente].
- Nenhuma das alternativas;
- se propagando no sentido do eixo negativo e
- se propagando no sentido do eixo positivo e
- se propagando no sentido do eixo positivo e
- se propagando no sentido do eixo negativo e
- se propagando no sentido do eixo positivo e
- se propagando no sentido do eixo positivo e
Passo 1
Fala galera, tudo bem? Vou ajudar você a resolver essa questão! Vamos lá?
Vamos começar listando os dados que o problema nos trás:
O módulo do vetor de Poynting é calculado assim:
Mas não temos o campo elétrico, apenas o magnético. Então vou usar a relação e achar em função dos dados que temos:
E substituindo os valores temos:
E o valor médio do vetor de Poynting é:
Passo 2
Agora a partir da frequência podemos encontrar e o vetor de onda :
E o vetor de onda:
Passo 3
Por fim vou juntar todas essas informações e montar o vetor de Poynting:
Considerando que:
E quanto ao sentido? Vamos dar uma olhadinha para o argumento do campo magnético:
Para termos essa expressão constante vamos pensar assim: com o passar do tempo, ou seja, , o valor de fica cada vez mais negativo, então para contrabalançar isso, precisamos que seja sempre maior. E a única forma disso acontecer é se a variável que aumentar. Então essa onda se propaga no sentido positivo , ao longo do vetor unitário
Portanto a resposta correta é a letra (f).
Beleza?
Pronto pra próxima questão? =)