Uma vela solar de área A = 2,0 m² recebe radiação solar com intensidade I = 1360 W·m?² (constante solar)…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma vela solar de área A = 2,0 m² recebe radiação solar com intensidade I = 1360 W·m?² (constante solar) incidindo normalmente. Considerando reflexão perfeita, a pressão de radiação é P = 2I/c (c = 3×108 m/s). Calcule P (Pa) e a força resultante F = P·A (N).
- A) P = 4,0×10?6 Pa; F = 8,0×10?6 N.
- B) P ˜ 5,0×10?5 Pa; F ˜ 1,0×10?5 N.
- C) P ˜ 1,02×10?5 Pa; F ˜ 2,04×10?5 N.
- D) P ˜ 9,07×10?7 Pa; F ˜ 1,81×10?4 N.
- E) P ˜ 9,07×10?6 Pa; F ˜ 1,81×10?5 N.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. I = 1360 W/m², c = 3×10^8 m/s, A = 2,0 m², incidência normal e reflexão perfeita, logo P = 2I/c.
- Calcule a pressão de radiação. 2 × 1360 = 2720, e 2720 / (3×10^8) = 9,07×10^-6 Pa. Portanto P ≈ 9,07×10^-6 Pa.
- Calcule a força resultante. F = P × A = 9,07×10^-6 × 2,0 = 1,81×10^-5 N, ou seja F ≈ 1,81×10^-5 N.
- Conclusão. A alternativa E é a única que traz os dois valores corretos, P ≈ 9,07×10^-6 Pa e F ≈ 1,81×10^-5 N, e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A tem P = 4,0×10^-6 Pa, valor próximo de I/c, mas esquece o fator 2 da reflexão perfeita. B tem a potência de dez errada na pressão e a força não corresponde a P × A. C tem P com a ordem de grandeza e o valor incorretos, embora a força seja o dobro de P, como deveria ser para A = 2,0 m². D tem P na ordem de 10^-7 Pa, errada, e uma força de 1,81×10^-4 N, que não corresponde a P × A.
💡 Dica: Aplique a fórmula da pressão de radiação e depois calcule a força.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente calculou apenas I/c com arredondamento grosseiro e esqueceu o fator 2 que vem da reflexão perfeita, ou usou um valor aproximado sem conferir a conta.
Por que engana: Confundir a relação entre pressão e força, aplicando a fórmula de forma incorreta.
O aluno errou a potência de dez na pressão (5,0×10^-5 Pa) e não percebeu que a força devia ser P × A, que daria 1,0×10^-4 N, não 1,0×10^-5 N.
O aluno obteve uma pressão incorreta, 1,02×10^-5 Pa, provavelmente por erro na divisão por c, e depois multiplicou corretamente por A, levando a uma força errada.
O aluno se confundiu com a potência de dez, obtendo P na ordem de 10^-7 Pa, e a força de 1,81×10^-4 N não é P × A, o que indica erro de multiplicação ou de potência de dez.
P = 2I/c = 2·1360/(3×108) ˜ 9,07×10?6 Pa. F = P·A = 9,07×10?6·2,0 ˜ 1,81×10?5 N.
Raio-X da questão
pressão de radiação
avaliacao
pressão de radiação · intensidade da radiação
Revisar as fórmulas de pressão e força em física.
Confundir a relação entre pressão e força, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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