Manchete fictícia: “Agência espacial internacional anuncia missão com vela solar para estudo de um asteroide…

Questão

Manchete fictícia: “Agência espacial internacional anuncia missão com vela solar para estudo de um asteroide em 2030, usando propulsão por radiação.” O projeto prevê uma vela de 2000 m² em órbita terrestre, onde a irradiância média do Sol é de 1360 W/m². A equipe ressalta que a vela reflete quase toda a luz incidente, convertendo impulso de fótons em empuxo contínuo sem consumo de combustível. Com base no texto e nos conceitos de física, calcule a força resultante da pressão de radiação solar sobre a vela de 2000 m². Considere c = 3×10^8 m/s e reflexão perfeita.

1. A) 2,7 N
2. B) 4,5 N
3. C) 0,009 N
4. D) 0,018 N
5. E) 0,00045 N

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identificar os dados. Área A = 2000 m², irradiância I = 1360 W/m², c = 3×10^8 m/s e reflexão perfeita, o que significa que a vela devolve os fótons com a mesma velocidade em sentido contrário.
2. Lembrar a relação entre pressão de radiação e intensidade. Para absorção total, a pressão é P = I/c. Como a reflexão é perfeita, o momento transferido por fóton dobra, então P = 2I/c.
3. Calcular a pressão. P = 2 × 1360 / (3×10^8) = 2720 / (3×10^8) ≈ 9,07×10^-6 Pa.
4. Calcular a força resultante. F = P × A = 9,07×10^-6 × 2000 ≈ 0,0181 N, que arredondado fica 0,018 N.
5. Conferir as alternativas. A alternativa D (0,018 N) é a correta e coincide com o gabarito oficial. A alternativa A (2,7 N) está errada porque a ordem de grandeza é muito maior do que a esperada para uma força tão pequena. A alternativa B (4,5 N) também está errada pelo mesmo motivo de grandeza excessiva. A alternativa C (0,009 N) está errada porque usaria I/c sem o fator 2 da reflexão perfeita. A alternativa E (0,00045 N) está errada porque tem ordem de grandeza muito menor que o resultado correto.
6. Conclusão: o gabarito D está correto, e o cálculo depende de considerar explicitamente a reflexão perfeita.

💡 Dica: Para reflexão perfeita, use pressão igual a 2I/c e multiplique pela área da vela.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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