FUVEST 2007 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Observação: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de ; para a massa específica (densidade) da água, o valor de ; para o calor específico da água, o valor de ; para uma caloria, o valor de 4 joules.
A janela de uma casa age como se fosse um espelho e reflete a luz do Sol nela incidente, atingindo, às vezes, a casa vizinha. Para a hora do dia em que a luz do Sol incide na direção indicada na figura, o esquema que melhor representa a posição da janela capaz de refletir o raio de luz na direção de P é
[Figura: duas casas vizinhas, em corte. Na casa da esquerda há uma abertura com o ponto P. Na casa da direita, uma janela basculante presa pela borda de cima, que pode girar (seta curva). Raios paralelos do Sol descem da esquerda para a direita, bem inclinados, formando cerca de 25° com a vertical.]
a) [Figura: janela vertical; o raio do Sol desce inclinado até ela e o raio refletido segue na horizontal até P, à esquerda.]
b) [Figura: janela pouco inclinada, cerca de 15° com a vertical, com a borda de baixo afastada para o lado de P; raio incidente e raio horizontal até P.]
c) [Figura: janela inclinada cerca de 35° com a vertical, com a borda de baixo para o lado de P; raio incidente e raio horizontal até P.]
d) [Figura: janela mais inclinada, cerca de 50° com a vertical, com a borda de baixo para o lado de P; raio incidente e raio horizontal até P.]
e) [Figura: janela quase horizontal, levemente inclinada; raio incidente e raio horizontal até P.]
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2007, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: em qual esquema a janela, agindo como espelho plano, manda a luz do Sol na horizontal até P.
Passo 1 — a lei da reflexão. O ângulo de incidência é igual ao de reflexão, medidos a partir da normal (a reta perpendicular ao espelho). Então a normal tem de ficar exatamente no meio do ângulo entre o raio que chega e o raio que sai.
Passo 2 — os ângulos da figura. O raio do Sol faz cerca de 25° com a vertical, isto é, cerca de 65° com a horizontal. O raio refletido tem de sair na horizontal, para a esquerda. Entre a direção de onde vem a luz (para cima e para a esquerda, a 65° da horizontal) e a direção para onde ela vai (horizontal, para a esquerda) há 65°. A normal fica no meio:
Normal acima da horizontal:
Passo 3 — a posição da janela. O espelho é perpendicular à normal. Se a normal está a cerca de 33° da horizontal, a janela está a cerca de 33° da vertical, com a borda de baixo avançando para o lado de P. É o esquema (C).
Por que não as outras: em (A) e (B) a janela está em pé demais, e o raio refletido sairia descendo, abaixo de P; em (D) e (E) ela está deitada demais, e o raio sairia subindo, acima de P. Só em (C) os ângulos com a normal ficam iguais com o raio refletido na horizontal.
⚠️ A armadilha: a (A), a janela fechada, na vertical. Para o raio voltar na horizontal com o espelho vertical, a luz teria de chegar também na horizontal; como o Sol vem de cima, o reflexo desce.
A ideia em uma frase: no espelho plano, a normal é a bissetriz entre o raio que chega e o que sai; ache a normal e o espelho é perpendicular a ela.
Resposta: alternativa C (janela a cerca de 33° da vertical).
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.
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