Insper 2027 — questão 59 de Física
Enunciado em texto
A formação do arco-íris se deve à dispersão na luz branca proveniente do Sol que ocorre quando essa luz penetra nas gotículas de água presentes na atmosfera, como mostra a figura.
[Figura: um círculo representando uma “Gotícula de água”. Um feixe de “Luz solar” (seta branca) chega pela esquerda e entra na gota pela parte de cima; dentro dela se abre em um leque de cores (do vermelho ao violeta), que se reflete na parede do fundo, à direita, e volta para baixo e para a esquerda. Ao sair pela parte de baixo da gota, os raios coloridos (violeta, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho) seguem separados, com setas apontando para baixo e para a esquerda, rotulados “Luz solar dispersa”.]
(https://rainbowspec.observer. Adaptado.)
Essa dispersão ocorre porque, ao penetrar nas gotículas, os raios de luz de diferentes cores que compõem a radiação solar
(A) diminuem as suas velocidades de propagação em valores distintos.
(B) aumentam os seus períodos em valores distintos.
(C) aumentam as suas frequências em valores distintos.
(D) aumentam as suas velocidades de propagação em valores distintos.
(E) diminuem suas frequências em valores distintos.
(Enunciado e figura: Vestibular Insper 2027 (1º semestre) — Insper.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Insper Instituto de Ensino e Pesquisa.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que muda na luz de cada cor quando ela passa do ar para a água e por que as cores se separam.
Passo 1 — o que não muda na refração. A frequência de uma onda é imposta pela fonte e não muda quando ela troca de meio. Logo o período () também não muda. Isso elimina as alternativas B, C e E.
Passo 2 — o que muda. A água é mais refringente que o ar: o índice de refração dela é maior, e a luz se propaga mais devagar nela:
Então, ao entrar na gota, a luz diminui a velocidade. Isso elimina a alternativa D.
Passo 3 — por que as cores se separam. O índice de refração da água depende da frequência: é um pouco maior para o violeta do que para o vermelho. Cada cor, portanto, reduz a velocidade em um valor diferente e, pela lei de Snell, sofre um desvio diferente. É essa diferença que abre a luz branca no leque de cores da figura.
⚠️ A armadilha: achar que a cor muda porque a frequência muda dentro da gota (C ou E). A cor é definida pela frequência, que se conserva; o que varia de cor para cor é a velocidade na água e, com ela, o desvio.
A ideia em uma frase: na gota, cada cor fica mais lenta numa proporção diferente, por isso se desvia de forma diferente; a frequência não muda.
Resposta: alternativa A (as velocidades diminuem em valores distintos).
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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