Energia e Momento Linear
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| Curso: | Design Instrucional em Ambiente Virtual de Aprendizagem |
| Livro: | Energia e Momento Linear |
| Impresso por: | Usuário visitante |
| Data: | Tuesday, 3 Oct 2023, 07:27 |
Quando uma onda eletromagnética se propaga, transporta energia e pode transferir esta energia para os corpos com os quais eventualmente interaja. Em nossa vida diária, temos várias experiências que comprovam esta afirmação. Um exemplo é a radiação que vem do sol*. Quando as ondas eletromagnéticas que vêm do sol interagem com o corpo humano, sentimos imediatamente o calor provocado principalmente pela parcela de infravermelho e de micro-ondas presentes na radiação solar. Além disto, a exposição ao sol provoca bronzeamento, principalmente devido ao ultravioleta. Todos os efeitos envolvem transferência de energia da onda eletromagnética para o corpo humano. A transferência da energia da onda para um objeto depende muito das propriedades do material de que o objeto é constituído.
*Para refletir! Veja aqui como as tempestades solares podem afetar nossas vidas.
Qual é a densidade de energia eletromagnética na região ocupada pela onda?
Veja que interessante! Em uma onda eletromagnética plana, a cada instante, metade da energia está armazenada na forma de energia elétrica e metade na forma de energia magnética!
Como acontece esse transporte de energia eletromagnética de um lugar para outro?
Considere uma OEM que atravessa a área A conforme a figura abaixo:
Somente a energia contida no volume
V = Acdt
atravessará a área A.
S é o fluxo de energia por unidade de tempo, através de uma área unitária que é atravessada por uma onda eletromagnética.
Para uma OEM que atravessa uma dada área A temos que a energia é
Logo, S é o fluxo de energia por unidade de tempo através da área A.
Como acontece esse transporte de energia eletromagnética de um lugar para outro?
Sendo, S = uc podemos generalizar esse resultado. Assim,
Como acontece esse transporte de energia eletromagnética de um lugar para outro?
> A energia flui ao longo da direção de propagação da onda
Expressão geral para o vetor de Poynting para uma OEM que se propaga na direção x com o campo elétrico na direção y e o campo magnético na direção z:
Que tal exercitar o que você tem apreendido sobre Ondas Eletromagnéticas?!
Para isso propomos:
(a) Crie uma onda eletromagnética plana fornecendo a sua função de onda com valores numéricos atribuídos por você para as amplitudes máximas dos campos E e B, número de onda k, frequência angular ω, fase inicial φ, sentido e direção de propagação e a existência ou não defasagem entre as componentes do seu campo elétrico. Escreva as funções de onda para os campos elétrico e magnético da sua onda e a expressão da densidade de energia eletromagnética associada.
(b) Faça um gráfico da densidade de energia eletromagnética em função do tempo t para um dado valor da coordenada da direção de propagação (você é quem escolhe!). Exemplo: propagação em +Oz, gráfico u(z,t)=u(0,t), ou seja, escolheu-se z = 0. Apresente também uma tabela referente ao seu gráfico indicando os valores do tempo e da densidade de energia eletromagnética para pelo menos 5 pontos.
As ondas eletromagnéticas transportam momento linear:
É capaz de exercer uma força sobre objetos!
Não é difícil entender se pensarmos que a luz é composta por partículas...
MAS de acordo com a teoria eletromagnética são ondas contínuas...
1. Toda a fração de energia da onda que incide sobre o corpo é absorvida por ele.
Simplificação: Unidimensional
O momento linear transferido ao corpo será:
Onde ΔU é a quantidade de energia absorvida pelo corpo
O momento transferido tem a mesma direção de propagação da onda
2. Toda a fração de energia da onda é refletida
Variação do momento linear da onda:
O momento linear transferido ao corpo será:
Onde ΔU é a quantidade de energia absorvida pelo corpo
