UNITAU 2022 (verão) — questão 70 de Física

Enunciado em texto

Considere um trem com uma fonte de luz fixa no piso de um dos seus vagões. Fixo ao teto desse mesmo vagão, cuja altura é H, há um grande espelho plano, paralelo ao piso do vagão. Considere o trem em movimento, com trajetória retilínea e velocidade constante $v$. O interior do vagão é observado por duas pessoas (ambos observadores inerciais): o observador $O_1$ está do lado de fora do trem em pé e parado em uma plataforma de embarque e desembarque; o observador $O_2$ está sentado numa poltrona do vagão do trem. O observador $O_2$ acende uma fonte de luz, que está fixa no piso desse vagão. O raio de luz emitido atinge o espelho fixo no teto do vagão. A velocidade de um raio de luz é constante e vale $c$, independente do referencial usado para medi-la.

Admitindo que o campo gravitacional da Terra não é suficiente para produzir deformação no espaço tempo, e sabendo que a constância da velocidade da luz é um dos postulados da Teoria da Relatividade, quando o trem passar pela estação, é CORRETO afirmar que:

a) o tempo gasto pelo raio de luz ao viajar da fonte, chocar com o espelho do teto, e voltar à fonte, é maior quando medido pelo observador $O_1$.

b) para o observador $O_2$ , devido à acão gravitacional da Terra, o raio de luz desenvolverá uma trajetória parabólica.

c) os tempos gastos pelo raio de luz para sair da fonte luminosa, chocar com o teto e retornar à fonte, medido pelos observadores $O_1$ e $O_2$, serão os mesmos.

d) para o observador $O_1$, devido à ação gravitacional da terra, a trajetória do raio de luz emitido pela fonte, chocando com o espelho e retornando a fonte, será uma trajetória parabólica, como no lançamento oblíquo.

e) a velocidade da luz medida pelo observado $O_1$ é $c + v$.

(Enunciado: Vestibular de Verão UNITAU 2022, Medicina — Universidade de Taubaté.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Taubaté (UNITAU).