UEM 2018 (Verão) — questão 26 de Física

Enunciado em texto
Considere um espelho plano de comprimento l, uma fonte luminosa F a uma distância a do espelho acima de sua extremidade esquerda e um observador O a uma distância b do espelho acima de sua extremidade direita (conforme figura). Suponha que um raio de luz seja emitido pela fonte F, seja refletido no espelho a uma distância x de sua extremidade esquerda e que atinja o observador O. Sobre essa situação, assinale o que for correto.
[Figura: espelho plano horizontal de comprimento . Acima da extremidade esquerda, a uma altura , está a fonte F; acima da extremidade direita, a uma altura (maior que ), está o observador O. Um raio sai de F, desce até um ponto do espelho a uma distância da extremidade esquerda e sobe até O; as cotas embaixo marcam , e o total .]
(01) A imagem da fonte F conjugada pelo espelho é real.
(02) A distância entre a fonte F e sua imagem é igual a 2a.
(04) A distância da imagem da fonte F ao observador O é igual a .
(08) A distância percorrida pelo raio de luz desde sua emissão pela fonte F até sua recepção pelo observador O é igual a .
(16) Como o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão, então .
(Enunciado e figura: Vestibular UEM 2018 (Verão) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: analisar a imagem no espelho plano e a geometria do raio refletido.
(01) Falsa. O espelho plano conjuga, de um objeto real, uma imagem virtual: ela fica atrás do espelho, onde se cruzam os prolongamentos dos raios refletidos.
(02) Verdadeira. A imagem é simétrica ao objeto em relação ao espelho: fica a uma distância atrás dele, e a distância fonte-imagem é .
(04) Falsa. A imagem está a uma profundidade abaixo da extremidade esquerda e o observador a uma altura acima da direita. A distância entre eles é
A expressão dada é só o trecho do ponto de reflexão até O.
(08) Verdadeira. O caminho tem dois trechos, hipotenusas dos triângulos retângulos de catetos e , e e :
(16) Verdadeira. Os ângulos de incidência e reflexão são medidos em relação à normal (vertical). O seno de cada um é o cateto horizontal dividido pela hipotenusa:
Com , os senos são iguais, que é a igualdade dada. (Daí também sai .)
⚠️ A armadilha: a (01). No espelho plano, a imagem de um objeto real nunca é real: a luz não passa de verdade atrás do espelho.
A ideia em uma frase: a imagem no espelho plano é virtual e simétrica; o raio refletido segue o caminho mais curto até o observador, com ângulos iguais em relação à normal.
Resposta: soma 26 (02 + 08 + 16).
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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