PUC-RS 2012 (inverno) — questão 6 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a direção do raio refletido.

Passo 1 — os ângulos do raio incidente. O raio é horizontal e o espelho está a 20° da horizontal: o raio incidente forma 20° com o plano do espelho. Com a normal (perpendicular ao espelho), o ângulo de incidência é:

$$i = 90^{\circ} - 20^{\circ} = 70^{\circ}$$

Passo 2 — a lei da reflexão. O ângulo de reflexão é igual ao de incidência: r = 70° com a normal, ou seja, o raio refletido também forma 20° com o plano do espelho, do outro lado da normal. É a alternativa D.

Passo 3 — conferindo as outras. O raio refletido sobe a 20° + 20° = 40° acima da horizontal:

• (A) falsa: 40° acima da horizontal não é vertical;

• (C) falsa: com a normal ele forma 70°, não 20°;

• (B) e (E) falsas: o ângulo entre o raio incidente e o refletido é $i + r = 140^{\circ}$. (O raio é desviado de 40° em relação à direção em que vinha, mas o ângulo entre os dois raios, medido no ponto de incidência, é 140°.)

⚠️ A armadilha: medir os ângulos a partir do espelho e chamar isso de “ângulo de incidência”, marcando a C. Na lei da reflexão, os ângulos se medem a partir da normal: 70° aqui. O que vale 20° é o ângulo com a superfície.

A ideia em uma frase: na reflexão, o raio sai com o mesmo ângulo com que chegou, seja medido a partir da normal (70°), seja a partir do espelho (20°).

Resposta: alternativa D (20º com o plano do espelho).