UFU 2025-2 — questão 20 de Física
Enunciado em texto
É comum encontrar na internet um experimento que promete “dobrar” um raio de luz. Trata-se de uma montagem simples, em que uma garrafa pet jorra água através de um furo em sua lateral. Paralelamente à direção do jato, usando um dispositivo gerador de laser, incide-se um feixe desta luz, conforme esquematizado a seguir.
[Figura: à esquerda, um “gerador de laser” horizontal emite um feixe que atravessa a garrafa (cilindro com água) e sai pelo furo na lateral, na mesma direção em que a água jorra. O jato d’água sai do furo e cai em curva dentro de um recipiente mais baixo, à direita; o rótulo indica “laser seguindo o jato d´água”.]
O laser segue o caminho do jato d´água e atinge o fundo do recipiente onde o líquido é despejado. De acordo com a montagem realizada, isso acontece porque
A) o índice de refração da água é maior do que o índice de refração do ar, o que promove a polarização da luz na direção do fundo do recipiente.
B) a rapidez com que o laser percorre a água é maior do que a rapidez com que ele percorre o ar, o que promove a polarização da luz na direção do fundo do recipiente.
C) a rapidez com que o laser percorre a água é menor do que a rapidez com que ele percorre o ar, o que promove a reflexão interna da luz nas paredes do jato d’água.
D) o índice de refração da água é menor do que o índice de refração do ar, o que promove a reflexão interna da luz nas paredes do jato d’água.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2025-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: explicar por que a luz do laser “acompanha” a curva do jato d’água em vez de seguir reto.
Passo 1 — a luz não faz curva sozinha. Num meio homogêneo, a luz anda em linha reta. Se ela segue o jato curvo, é porque vai batendo na superfície do jato (a fronteira água–ar) e sendo refletida de volta para dentro, várias vezes, em zigue-zague. É o mesmo princípio da fibra óptica.
Passo 2 — quando a reflexão é total. A luz que vai de um meio mais refringente para um menos refringente é totalmente refletida se o ângulo de incidência passar do ângulo limite :
Isso só existe se . Com os valores usuais (1,33 para a água e 1,00 para o ar):
Como o laser entra quase paralelo ao jato, ele atinge a parede do jato quase rasante, com ângulo de incidência bem acima de 49°: a reflexão é total e a luz fica presa dentro da água.
Passo 3 — índice e rapidez. O índice de refração é : índice maior significa luz mais lenta. Como , a luz percorre a água mais devagar que o ar. É exatamente o que diz a alternativa C.
Por que não as outras: A tem a comparação certa dos índices, mas o fenômeno errado: polarização é a orientação da vibração do campo elétrico da luz e não desvia o feixe. B erra a rapidez (na água a luz é mais lenta) e também fala em polarização. D inverte os índices; com a água menos refringente que o ar não haveria reflexão total dentro do jato.
⚠️ A armadilha: a alternativa A, que começa com a frase certa (índice da água maior que o do ar) e termina com o fenômeno errado. A palavra-chave é reflexão interna total, não polarização.
A ideia em uma frase: a luz, presa num meio mais refringente e incidindo além do ângulo limite, reflete totalmente nas paredes do jato e segue sua curva, como numa fibra óptica.
Resposta: alternativa C (luz mais lenta na água; reflexão interna total nas paredes do jato).
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.