Um feixe laser de vigilância tem potência P = 10,0 W incidente em área A = 1,00×10?4 m²; assume-se reflexão…
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 de vigilância tem potência P = 10,0 W incidente em área A = 1,00×10?4 m²; assume-se reflexão perfeita. Calcule (a) intensidade I = P/A (W·m?²), (b) pressão de radiação p = 2I/c (N·m?²) e (c) força sobre a área F = p·A. Use c = 3×108 m·s?¹.
- A) p = 1 N·m?², pois a intensidade é proporcional à força.
- B) I = 1000 W·m?²; a potência deve ser considerada em kilowatts.
- C) F = 1 N, pois a área foi usada incorretamente no cálculo.
- D) I = 100 W·m?², pois a área é muito grande.
- E) I = 1,00×105 W·m?²; p = 6,67×10?4 N·m?²; F = 6,67×10?8 N.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a intensidade: I = P/A = 10,0 W / 1,00×10^-4 m² = 1,00×10^5 W·m^-2.
- Calcule a pressão de radiação com reflexão perfeita: p = 2I/c = 2 × 1,00×10^5 / 3×10^8 = 6,67×10^-4 N·m^-2.
- Calcule a força sobre a área: F = p·A = 6,67×10^-4 × 1,00×10^-4 = 6,67×10^-8 N.
- Conclusão: a alternativa E traz exatamente esses três valores, e é a correta, em concordância com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa A atribui à pressão o valor 1 N·m^-2 sem nenhum cálculo e confunde pressão com a relação com a força. A alternativa B erra ao supor que a potência deve ser convertida para kW, quando a unidade W já é adequada para o cálculo. A alternativa C afirma força de 1 N sem relação com p·A, que dá ordem de grandeza muito menor. A alternativa D usa área de 0,1 m² em vez de 1,00×10^-4 m², um erro de potência de dez.
💡 Dica: Calcule I = P/A e depois aplique p = 2I/c e F = pA, mantendo as unidades.
Alternativa por alternativa
Acredita que a pressão de radiação vale 1 N·m^-2 por ser proporcional à força, sem efetuar a conta p = 2I/c. Mistura o conceito de pressão com o de força.
Supõe que a potência precisa ser convertida para kilowatts antes de dividir pela área, e isso leva a um valor de intensidade mil vezes menor que o correto.
Por que engana: Confundir potência com intensidade, inverter a divisão por área ou esquecer o fator 2 associado à reflexão perfeita ao calcular a pressão de radiação.
Afirma que a força vale 1 N, o que não resulta de F = p·A. Não efetua a multiplicação da pressão pela área e chuta um valor simples.
Calcula a intensidade usando área de 0,1 m² em vez de 1,00×10^-4 m², trocando a potência de dez. Também presume erradamente que área grande reduz a intensidade de forma incompatível com I = P/A.
I=10/1e-4=1e5 W·m?²; p=2I/c=2·1e5/3e8˜6,67e-4 N·m?²; F=pA˜6,67e-4·1e-4˜6,67e-8 N. Força é desprezível para coerção.
Raio-X da questão
Pressão de radiação luminosa
avaliacao
Potência por unidade de área · Notação científica e unidades
Revise intensidade de potência por área e pressão de radiação em reflexão perfeita.
Confundir potência com intensidade, inverter a divisão por área ou esquecer o fator 2 associado à reflexão perfeita ao calcular a pressão de radiação.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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