UNIFIMES 2025 (Trindade, 2º semestre) — questão 38 de Física

Gabarito BÓptica — refração na superfície da piscina e alcance da visão do raloVestibular de Medicina · 2º semestre · câmpus Trindade · Prova II (objetiva)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 38 de Física do UNIFIMES 2025 (Trindade, 2º semestre)

Enunciado em texto

O zelador de um clube aproxima-se da borda de uma piscina para poder visualizar o ralo, de dimensões desprezíveis, dessa piscina, como mostra a figura.

[Figura (fora de escala): corte de uma piscina; à direita dela, no chão, o zelador em pé. Dados: nar=1n_{\text{ar}} = 1; naˊgua=2n_{\text{água}} = \sqrt{2}. A profundidade da piscina, junto à borda direita, é 3\sqrt{3} m. O ralo fica no fundo, a 1,00 m (na horizontal) da parede da borda direita. Uma linha tracejada vermelha, marcada “Raio de luz”, sai do ralo, sobe até a quina da borda direita e, já no ar, segue inclinada até os olhos do zelador, que estão a 1,60 m do chão. A distância horizontal entre a borda e os pés do zelador é dmaxd_{\text{max}}. Quadro ao lado: sen(0º) = 0; sen(30º) = 1/2; sen(45º) = 2/2\sqrt{2}/2; sen(60º) = 3/2\sqrt{3}/2; sen(90º) = 1.]

Considerando as dimensões da piscina indicadas na figura, os índices de refração da água e do ar, naˊgua_{\text{água}} e nar_{\text{ar}}, respectivamente, e a distância de 1,60 m entre os pés e os olhos do zelador, a distância máxima que ele pode ficar da borda dessa piscina, dmax_{\text{max}}, de forma que consiga enxergar o ralo é de

(A) 1,00 m.

(B) 1,60 m.

(C) 1,40 m.

(D) 1,80 m.

(E) 1,20 m.

(Enunciado e figura: Vestibular de Medicina UNIFIMES 2025 (2º semestre), câmpus Trindade — UNIFIMES/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário de Mineiros (UNIFIMES) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: até onde o zelador pode se afastar da borda e ainda ver o ralo, com o raio de luz passando rente à quina da piscina.

Passo 1 — o ângulo na água. O raio sai do ralo e vai até a quina: anda 1,00 m na horizontal e 3\sqrt{3} m na vertical. O ângulo com a normal (a vertical) é θ, com:

tg θ=13⇒θ=30∘\text{tg}\,\theta = \frac{1}{\sqrt{3}} \Rightarrow \theta = 30^{\circ}

Passo 2 — refração (lei de Snell). Da água para o ar:

2⋅sen 30∘=1⋅sen r\sqrt{2} \cdot \text{sen}\,30^{\circ} = 1 \cdot \text{sen}\,r

sen r=22⇒r=45∘\text{sen}\,r = \frac{\sqrt{2}}{2} \Rightarrow r = 45^{\circ}

No ar, o raio sai a 45° da vertical, afastando-se mais da normal, como deve ser ao passar para um meio menos refringente.

Passo 3 — até os olhos. A 45°, o raio anda na horizontal o mesmo que sobe na vertical. Para subir 1,60 m (a altura dos olhos), ele anda 1,60 m na horizontal:

dmax=1,60⋅tg 45∘=1,60 md_{\text{max}} = 1{,}60 \cdot \text{tg}\,45^{\circ} = 1{,}60\ \text{m}

Mais longe que isso, o raio que chega aos olhos teria de passar pela parede da piscina, e o ralo fica escondido.

⚠️ A armadilha: esquecer a refração e continuar a linha reta com o ângulo de 30°: d=1,60⋅tg 30∘≈0,92d = 1{,}60 \cdot \text{tg}\,30^{\circ} \approx 0{,}92 m, perto da alternativa A. A luz muda de direção ao sair da água.

A ideia em uma frase: o raio limite passa rente à quina; ache o ângulo na água pela geometria, use Snell para o ângulo no ar e prolongue até os olhos.

Resposta: alternativa B (1,60 m).

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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