Questão 288

ITA 2015

Física

(ITA - 2015) No espaço sideral, luz incide perpendicular e uniformemente numa placa de gelo inicialmente a –10 °C e em repouso, sendo 99% refletida e 1% absorvida. O gelo então derrete pelo aquecimento, permanecendo a água aderida à placa. Determine a velocidade desta após a fusão de 10% de gelo.

3 mm/s.

3 cm/s.

3 dm/s.

3 m/s.

3 dam/s.

Gabarito: 3 cm/s.

Resolução:

1) A quantidade de energia térmica, necessária para o aquecimento e fusão parcial, é dada por:

$Q=M c Delta heta +0,1ML_{f} \ Q=M.(0,5.4.10^{3}.10+0,1.80.40.10^{3})\Q=M.52.10^{3}$

Equivale à 1% da energia total incidente.

2)99% da energia incidente é refletida.

$E_{refl}=99Rightarrow E_{refl}=99.M.52.10^{3}\E_{refl}=M.5148.10^{3}$

3)Entretanto, $E_{refl}=p c$

Onde, "p", é a quantidade de movimento associada a luz refletida, enquanto, "c", é a velocidade da luz no vácuo, c=3,0.10⁸m/s.

Assim:

$p=frac{E_{refl}}{c}=frac{M.5148.10^{3}}{3,0.10^{8}}$

$p=M.1,7.10^{-2}$

4)O sistema é isolado de forças externas, logo, a quantidade de movimento é concervada.

Q_inicial=Q_final

$Q=-0,99p+MV=p$

$MV=1,99p$

$V=frac{1,99p}{M}$

$V=frac{1,99.M.1,7.10^{-2}}{M} m/s$

$Vcong 3,4.10^{-2} m/s cong3,4 cm/s$

Alternativa B.

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