UFRGS 2015 — questão 20 de Física

Gabarito AÓptica — refração numa placa semicircularConcurso Vestibular · Física

Enunciado da questão 20 de Física do UFRGS 2015 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Na figura abaixo, um raio luminoso i, propagando-se no ar, incide radialmente sobre uma placa semicircular de vidro.

[Figura: uma placa de vidro em forma de semicírculo, com a face plana embaixo; uma linha tracejada vertical passa pelo centro da face plana (a normal). O raio i chega pela esquerda, de cima para baixo, na face curva, apontando para o centro da face plana.]

Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória dos raios $r_1$ e $r_2$ refratados, respectivamente, no vidro e no ar.

(A) [O raio entra sem desviar; $r_1$ segue reto até o centro da face plana; ao sair, $r_2$ se afasta da normal, ficando mais próximo da horizontal.]

(B) [O raio entra sem desviar; $r_1$ segue reto até o centro da face plana; ao sair, $r_2$ se aproxima da normal, ficando mais próximo da vertical.]

(D) [O raio desvia ao entrar: $r_1$ fica mais próximo da vertical e chega à face plana à esquerda do centro; ao sair, $r_2$ volta a ficar mais inclinado, paralelo ao raio incidente.]

(E) [O raio chega menos inclinado, entra sem desviar, e $r_1$ cruza a linha tracejada acima da face plana, atingindo-a à direita do centro; $r_2$ sai quase na mesma direção, um pouco mais próximo da vertical.]

(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2015, Física — UFRGS.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).

Resolução comentada

O que a questão pede: o caminho do raio dentro do vidro e depois de sair pela face plana.

Passo 1 — a entrada: sem desvio. O raio incide radialmente, na direção do centro do semicírculo. Numa circunferência, o raio é perpendicular à superfície: o raio de luz chega sobre a normal, com ângulo de incidência zero, e entra sem desviar. Dentro do vidro, $r_1$ segue reto até o centro da face plana. Isso elimina (D), que desvia na entrada, e (E), que não passa pelo centro.

Passo 2 — a saída: afasta-se da normal. Na face plana, o raio chega inclinado em relação à normal (a linha tracejada) e passa do vidro (mais refringente) para o ar (menos refringente). Pela lei de Snell,

$n_{\text{vidro}}\,\text{sen}\,\theta_1 = n_{\text{ar}}\,\text{sen}\,\theta_2$

com $n_{\text{vidro}} > n_{\text{ar}}$ , temos $\theta_2 > \theta_1$ : o raio sai afastando-se da normal, mais deitado. É o desenho da (A). (Supõe-se, como na figura, que o ângulo dentro do vidro é menor que o ângulo limite; senão haveria reflexão total.)

Por que não as outras: (B) mostra o raio se aproximando da normal, o que acontece ao passar do ar para o vidro, não do vidro para o ar; (C) mostra o raio sem desvio, o que só ocorreria se ele chegasse à face plana sobre a normal.

⚠️ A armadilha: a alternativa B: lembrar que “o vidro desvia o raio para perto da normal” e aplicar na saída. Ao sair para o meio menos refringente, é o contrário.

A ideia em uma frase: raio radial entra sem desvio na face curva; na face plana, saindo do vidro para o ar, ele se afasta da normal.

Resposta: alternativa A.

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.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

UFRGS 2015 — questão 20 de Física

Enunciado em texto

Resolução comentada

Vídeo em breve

Outras questões de Física do UFRGS 2015