Ondas eletromagnéticas - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)
A_Santos
A_Santos8 de Março de 2013

Ondas eletromagnéticas - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)

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Apostilas e exercicios de Física da Universidade Federal do Parana sobre o estudo das Ondas eletromagnéticas.
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CF062 – Física IV – 1a. Lista de exercícios

cap. 33 – Ondas eletromagnéticas 1. Frank D. Drake, um investigador do programa SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence, ou seja, Busca de Inteligência Extraterrestre), disse uma vez que o grande radiotelescópio de Arecibo, Porto Rico “é capaz de detectar um sinal que deposita em toda a superfície da Terra uma potência de apenas um picowatt”. (a) Qual a potência que a antena do radiotelescópio de Arecibo receberia de um sinal como este? O diâmetro da antena é 300m. (b) Qual teria que ser a potência de uma fonte no centro de nossa galáxia para que um sinal com esta potência chegasse a Terra? O centro da galáxia fica a 2,2 x 104 anos-luz de distância. Suponha que a fonte irradia uniformemente em todas as direções. (Halliday 34.18P) 2. Na figura abaixo, o feixe de um laser com 4,60 W de potência e 2,60 mm de diâmetro é apontado para cima, perpendicularmente a uma das faces circulares (com menos de 2,60 mm de diâmetro) de um cilindro perfeitamente refletor, que é mantido “suspenso” pela pressão da radiação do laser. A densidade do cilindro é 1,20 g/cm3. Qual é a altura H do cilindro? (Halliday 34.26P) 3. Na praia, a luz em geral é parcialmente polarizada devido às reflexões na areia e na água. Em uma praia, no final da tarde, a componente horizontal do vetor campo elétrico é 2,3 vezes maior que a componente vertical. Um banhista fica de pé e coloca óculos polarizadores que eliminam totalmente a componente horizontal do campo elétrico. (a) Que fração da intensidade luminosa total chega aos olhos do banhista? (b) Ainda usando os óculos, o banhista se deita de lado na areia. Que fração da intensidade luminosa total chega agora aos olhos do banhista? (Halliday 34.40P) 4. Na figura abaixo, um raio luminoso penetra em uma placa de vidro no ponto A e sofre reflexão interna total no ponto B. Qual o menor valor do índice de refração do vidro que e compatível com esta situação? (Halliday 34.53E)

2,60 mm

H

A

vidro

Ar

A

B

45,0o

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5. A pressão de radiação do Sol poderia teoricamente ser usada como forma de propulsão de espaçonaves. Qual deve ser a densidade superficial (em kg/m2) de um painel perfeitamente refletor para que, à distância de uma unidade astronômica, a força produzida pela pressão de radiação do Sol sobre o objeto seja duas vezes maior do que a atração gravitacional? (Nota: Uma unidade astronômica equivale ao raio médio da órbita da Terra.) Como varia a relação entre a força da radiação e a força gravitacional à medida que o painel se afasta do Sol? 6. Uma pilha de N + 1 placas polarizadoras é disposta de tal forma que o eixo de transmissão de cada placa faz um ângulo de π/2N rad com o eixo de transmissão da placa anterior. Uma onda luminosa plana, linearmente polarizada, de intensidade I0, incide perpendicularmente na pilha. A luz incidente é polarizada na direção do eixo de transmissão da primeira placa e, portanto perpendicular ao eixo de transmissão da última placa da pilha. (a) Qual é a intensidade da luz que atravessa a pilha? (b) No caso de 3 placas (N=2), qual é a intensidade da luz transmitida? (c) No caso de 101 placas, qual é a intensidade da luz transmitida? (d) Qual é a direção da polarização da luz transmitida, em todos os casos? 7. Um raio de luz incide normalmente em uma das faces de um prisma de vidro com índice de refração n (figura abaixo). A luz é refletida totalmente na outra face. (a) Qual é o valor mínimo de n? (b) Quando o prisma é mergulhado em um liquido cujo índice de refração é 1,15, ainda existe reflexão total, mas quando o prisma é mergulhado em água, cujo índice de refração é 1,33, deixa de haver reflexão total. Use esta informação para estabelecer limites quanto aos possíveis valores de n. 8. Um avião que se encontra a uma distância de 10 km de um transmissor de rádio recebe um sinal com uma intensidade de 10 µW/m2. Calcule (a) a amplitude do campo elétrico na posição do avião devido a este sinal, (b) a amplitude do campo magnético na posição do avião e (c) a potência do transmissor, supondo que ele irradia uniformemente em todas as direções. 9. Uma senhora caminha ao meio-dia com um guarda-chuva aberto para se abrigar do sol. Considere o guarda-chuva totalmente absorvedor, com o formato de metade de uma casca esférica com 1 m de diâmetro. Sabendo que a potência de radiação do sol é 3,90 x 1026 W e que a distância Terra-Sol vale 1,50 x 1011 m, estime a pressão de radiação exercida sobre esta senhora. Despreze efeitos de absorção pela atmosfera.

45o 90 o

n Ar

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