Um laser de potência P = 100 W incide perpendicularmente sobre uma vela refletora ideal (reflexão perfeita)…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um laser de potência P = 100 W incide perpendicularmente sobre uma vela refletora ideal (reflexão perfeita). Calcule a força de radiação F sobre a vela usando F = 2P/c, com c = 3,00×10^8 m/s. Dê o valor em N.
- A) F = P·c = 100·(3,00×10^8)
- B) F = 2P/c = 2·100 / (3,00×10^8) = 6,67×10?7 N
- C) F = 2P/c² = 2·100 / (3,00×10^8)²
- D) F = 0,5P/c = 0,5·100 / (3,00×10^8)
- E) F = P/c = 100 / (3,00×10^8)
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: P = 100 W, c = 3,00×10^8 m/s e a fórmula dada F = 2P/c. Como a vela é refletora ideal, a luz é totalmente refletida, e por isso o fator 2 aparece na fórmula.
- Calcule o numerador: 2·100 = 200 W.
- Divida pela velocidade da luz: F = 200 / (3,00×10^8). Como 200/3,00 = 66,7, temos F = 66,7×10^-8 N, ou seja, F = 6,67×10^-7 N.
- Compare com o gabarito oficial. A alternativa B traz exatamente F = 2·100/(3,00×10^8) = 6,67×10^-7 N, então o gabarito está correto e coincide com a minha resolução.
- Por que as outras estão erradas. A) Multiplica por c em vez de dividir, o que daria um valor enorme e sem sentido físico para uma força. C) Divide por c^2, usando uma relação que não pertence à fórmula de força de radiação. D) Usa 0,5P em vez de 2P, o que corresponderia a apenas um quarto da força correta. E) Usa P/c, o que equivale a metade da força correta, pois falta o fator 2 da reflexão perfeita.
- Conclusão. A força de radiação sobre a vela é F = 6,67×10^-7 N, a alternativa B.
💡 Dica: Aplique a fórmula F = 2P/c diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno acha que a força é a potência multiplicada pela velocidade da luz, trocando a divisão por multiplicação.
Para reflexão perfeita a variação de momento por unidade de tempo é 2P/c; inserindo P e c obtém-se 6,67×10?7 N.
O aluno acredita que a velocidade da luz aparece ao quadrado na força de radiação, por confundir com a relação E = mc^2.
Por que engana: Confundir a fórmula da força de radiação com a fórmula da potência, aplicando incorretamente os valores.
O aluno acha que, na reflexão, apenas metade da potência gera força, ou que o fator 2 deve ser trocado por 0,5, e não entende que a reflexão perfeita dobra a variação de momento.
O aluno esquece o fator 2 da fórmula, ignorando que, na reflexão perfeita, o momento da luz muda de sentido e a força dobra em relação à absorção.
Raio-X da questão
força de radiação
avaliacao
força de radiação · potência de um laser
Revisar a relação entre potência e força de radiação em fenômenos ópticos.
Confundir a fórmula da força de radiação com a fórmula da potência, aplicando incorretamente os valores.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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