OBF 2023 (1ª fase, Nível III) — questão 20 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra esquematicamente um raio de luz que se propaga através da água, ar e vidro, não necessariamente nessa ordem. Sabendo que a luz se propaga mais rápido na água do que no vidro, os três meios, na ordem são:
[Figura: três faixas horizontais empilhadas, numeradas 1 (em cima), 2 (no meio) e 3 (embaixo), com as normais tracejadas nos pontos de incidência. O raio desce pela faixa 1 formando cerca de 28° com a normal; na faixa 2 ele se inclina bem mais, cerca de 58° com a normal; na faixa 3 ele fica quase vertical, cerca de 11° com a normal, o menor dos três ângulos.]
(a) 1: ar; 2: água; 3: vidro
(b) 1: água; 2: vidro; 3: ar
(c) 1: vidro; 2: água; 3: ar
(d) 1: vidro; 2: ar; 3: água
(e) 1: água; 2: ar; 3: vidro
(Enunciado e figura: Olimpíada Brasileira de Física 2023, 1ª fase, Nível III — SBF.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Sociedade Brasileira de Física (SBF), Olimpíada Brasileira de Física.
Resolução comentada
O que a questão pede: identificar cada meio pelo ângulo que o raio faz com a normal em cada faixa.
Passo 1 — a regra. Pela lei de Snell, o produto n · sen θ se mantém de um meio para outro:
Então, quanto maior o índice de refração (luz mais lenta), menor o ângulo com a normal. O raio “se aproxima da normal” no meio mais refringente e “se afasta” no menos refringente.
Passo 2 — ordenar os índices. O ar tem o menor índice (≈ 1). A água é mais rápida que o vidro, então tem índice menor que o do vidro:
Logo: no ar o raio fica mais afastado da normal; no vidro, mais próximo dela.
Passo 3 — ler a figura. O maior ângulo com a normal está na faixa 2: é o ar. O menor está na faixa 3: é o vidro. Sobra a faixa 1, com ângulo intermediário: é a água.
Por que não as outras: (A), (B) e (C) não põem o ar na faixa 2, onde o raio mais se afasta da normal; (D) acerta o ar mas troca água e vidro: o raio está mais perto da normal na faixa 3, que tem de ser o meio de maior índice, o vidro.
⚠️ A armadilha: a (D). Quem acha que “luz mais rápida” significa “raio mais perto da normal” inverte a regra. É o contrário: luz mais lenta, índice maior, raio mais perto da normal.
A ideia em uma frase: quanto mais lenta a luz no meio, maior o índice e mais o raio se aproxima da normal.
Resposta: alternativa E (1: água; 2: ar; 3: vidro).
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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