¿Qué es la presión de radiación?
La presión de radiación es la presión mecánica que la radiación electromagnética (la luz) ejerce sobre una superficie. Como los fotones transportan momento, empujan cualquier objeto contra el que chocan. Aunque en la vida cotidiana este efecto es minúsculo, resulta determinante para las velas solares, las partículas de polvo en el espacio, las colas de los cometas y los láseres de alta potencia. Esta calculadora es universal: solo depende de constantes físicas y funciona en cualquier contexto.
Cómo usar la calculadora
Introduce la intensidad de la luz I en vatios por metro cuadrado (W/m²); por ejemplo, la constante solar cerca de la Tierra ronda los 1361 W/m². A continuación, elige si la superficie es perfectamente absorbente o perfectamente reflectante. La herramienta te devuelve la presión de radiación en pascales (N/m²) y la fuerza total que esa presión generaría sobre un kilómetro cuadrado.
La fórmula explicada
En una superficie perfectamente absorbente se transfiere todo el momento de los fotones que llegan: $$P = \frac{\text{Intensity }I}{c}$$ donde \(c = 299{.}792{.}458\) m/s es la velocidad de la luz. En una superficie perfectamente reflectante, los fotones invierten su dirección, por lo que entregan el doble de momento: $$P = \frac{2\,\text{Intensity }I}{c}$$ Las superficies reales se sitúan entre estos dos extremos según su reflectividad.
Ejemplo resuelto
Imagina que la luz solar, con una intensidad \(I = 1361\) W/m², incide sobre una vela solar perfectamente reflectante. Entonces $$P = \frac{2 \times 1361}{299{.}792{.}458} \approx 9{,}08 \times 10^{-6} \text{ Pa}$$ Sobre un kilómetro cuadrado (\(10^6\) m²), eso genera una fuerza de aproximadamente 9,08 N: pequeña, pero que actúa de forma continua y, con el tiempo, acelera una vela ligera.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la presión es el doble al reflejar? Un fotón reflejado cambia su momento en el doble de su valor inicial (se detiene y vuelve hacia atrás), de modo que transmite el doble de impulso que si fuera absorbido.
¿Qué unidades se usan para la intensidad? La intensidad debe expresarse en W/m². La presión resulta en pascales (N/m²).
¿Es lo mismo que la presión del viento solar? No. El viento solar es un flujo de partículas cargadas; la presión de radiación que tratamos aquí proviene únicamente de la luz (los fotones).
