FACISB 2021 — questão 68 de Física

Gabarito CÓptica — refração e comparação de velocidades da luz em três meiosProcesso Seletivo Medicina · Prova Objetiva

Enunciado da questão 68 de Física do FACISB 2021 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Uma cuba com formato de paralelepípedo foi construída com vidro fino e transparente, possuindo três câmaras de mesmo volume, onde são colocados três líquidos transparentes diferentes.

[Figura: vista de cima da cuba, sobre uma malha quadriculada de 6 colunas e 6 linhas; cada câmara (1 azul, 2 amarela, 3 rosa) ocupa duas colunas, e as paredes entre elas são verticais. Um raio vermelho entra pelo canto inferior esquerdo da câmara 1 e, nela, avança 2 quadrados para a direita e 2 para cima (inclinação de 45°). Na câmara 2, avança 2 quadrados para a direita e 1 para cima. Na câmara 3, avança 2 quadrados para a direita e 3 para cima, saindo pelo canto superior direito.]

A figura mostra a cuba vista por cima e a trajetória seguida por um feixe de luz monocromática paralelo ao fundo da cuba, que está esquadrinhado por uma malha quadrada.

A partir dos desvios observados, pode-se concluir que as velocidades da luz nos meios 1, 2 e 3 guardam a relação

(A) $v_2 > v_1 > v_3$

(B) $v_1 > v_3 > v_2$

(D) $v_1 > v_2 > v_3$

(E) $v_3 > v_2 > v_1$

(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2021 — FACISB/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: ordenar as velocidades da luz nos três líquidos a partir dos ângulos do raio.

Passo 1 — o ângulo com a normal. As paredes entre as câmaras são verticais na figura, então a normal é horizontal. O ângulo θ que o raio faz com a normal tem tangente igual a (quadrados para cima)/(quadrados para a direita):

$\text{tg}\,\theta_1 = \frac{2}{2} = 1 \Rightarrow \theta_1 = 45^{\circ}$

$\text{tg}\,\theta_2 = \frac{1}{2} \Rightarrow \theta_2 \approx 27^{\circ}$

$\text{tg}\,\theta_3 = \frac{3}{2} \Rightarrow \theta_3 \approx 56^{\circ}$

Passo 2 — Snell em termos de velocidade. Pela lei de Snell, $\text{sen}\,\theta / v$ é o mesmo em todos os meios. Logo, quanto maior o ângulo com a normal, maior a velocidade:

$\frac{\text{sen}\,\theta_1}{v_1} = \frac{\text{sen}\,\theta_2}{v_2} = \frac{\text{sen}\,\theta_3}{v_3}$

Como $\theta_3 > \theta_1 > \theta_2$ , sai $v_3 > v_1 > v_2$ .

⚠️ A armadilha: medir o ângulo em relação à parede (e não à normal). Aí a ordem se inverte e sai $v_2 > v_1 > v_3$ , a alternativa A. Na refração, o ângulo é sempre medido a partir da normal à superfície.

A ideia em uma frase: onde a luz se afasta mais da normal, ela é mais rápida (meio menos refringente).

Resposta: alternativa C ( $v_3 > v_1 > v_2$ ).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

FACISB 2021 — questão 68 de Física

Enunciado em texto

Resolução comentada

Vídeo em breve

Outras questões de Física do FACISB 2021