Um feixe laser usado em manipulação óptica entrega potência P = 50,0 mW focada numa área A = 1,00×10?7 m² e é…
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
Um feixe laser usado em manipulação óptica entrega potência P = 50,0 mW focada numa área A = 1,00×10?7 m² e é totalmente absorvido por uma micropartícula. Calcule a pressão de radiação p no ponto de incidência. Use c = 3,00×108 m/s e p = I/c com I = P/A.
- A) p = 1,67×10?³ N/m² (Pa).
- B) Pressão de radiação é 1,00×10?² N/m², resultado de uma fórmula não relacionada.
- C) O resultado da pressão é 0,15 N/m² com base em intensidade equivocada.
- D) A pressão de radiação resulta em 3,00×108 N/m², aplicando a velocidade da luz.
- E) A pressão de radiação é 5,00×105 N/m², pois considera a potência do laser.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Converter a potência para watts: P = 50,0 mW = 50,0 × 10^-3 W = 0,0500 W.
- Calcular a intensidade, I = P/A = 0,0500 / (1,00 × 10^-7) = 5,00 × 10^5 W/m².
- Calcular a pressão de radiação, p = I/c = (5,00 × 10^5) / (3,00 × 10^8) = 1,67 × 10^-3 N/m² (Pa).
- Conferência de unidades: W/m² dividido por m/s resulta em N/m², pois 1 W = 1 J/s e J/s dividido por m/s equivale a N. Logo a unidade está correta.
- Por que A é a correta: é exatamente o resultado obtido seguindo as etapas acima. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas: B apresenta um valor que não decorre de p = I/c com os dados fornecidos; C usa uma intensidade que não corresponde a P/A; D atribui à pressão a ordem de grandeza da velocidade da luz, o que não faz sentido dimensional; E é o valor de I, esquecendo a divisão por c.
💡 Dica: Calcule a intensidade antes de determinar a pressão.
Alternativa por alternativa
I = P/A = 50,0×10?3/1,00×10?7 = 5,00×105 W/m²; p = I/c = 5,00×105/(3,00×108) = 1,67×10?³ N/m².
O aluno não reconhece a relação p = I/c e usa uma fórmula sem ligação com o problema, obtendo um valor de ordem de grandeza arbitrária.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da pressão de radiação com outras fórmulas de pressão, resultando em um valor incorreto.
O aluno calcula uma intensidade incorreta a partir da potência e da área, provavelmente com erro na conversão de unidades ou na divisão, e depois aplica a relação de pressão sobre esse valor errado.
O aluno confunde pressão com velocidade da luz, provavelmente multiplicando ou tomando c diretamente como resultado, sem aplicar a relação p = I/c.
O aluno calcula corretamente a intensidade I = 5,00 × 10^5 W/m², mas esquece de dividir por c, tratando a intensidade como se fosse a pressão.
Raio-X da questão
pressão de radiação
avaliacao
cálculo de pressão · intensidade de luz
Revisar a relação entre potência, área e pressão de radiação.
O aluno pode confundir a fórmula da pressão de radiação com outras fórmulas de pressão, resultando em um valor incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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