UPE 2023 (SSA 2) — questão 28 de Física
Enunciado em texto
Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como igual a , 1 kcal = 4,2 J, calor específico da água = 1 cal/g°C, calor latente de fusão da água cal/g, calor latente de vaporização da água cal/g, índice de refração do ar , e considere a constante universal dos gases ideais .
Em dias ensolarados, é comum motoristas flagrarem o fenômeno da miragem óptica próxima à superfície das rodovias. Acerca desse fenômeno, é CORRETO afirmar que
A) o índice de refração é menor próximo à superfície das rodovias que em alturas, ligeiramente, superiores.
B) a luz monocromática proveniente do Sol atinge a superfície das rodovias e se refrata, provocando as miragens.
C) o ângulo de miragem óptica é maior que o ângulo de reflexão interna total produzida pelas rodovias.
D) a velocidade da luz próximo à superfície da rodovia é maior que a velocidade da luz no vácuo.
E) a densidade de moléculas do ar é maior nas superfícies aquecidas das rodovias que no nível do mar.
(Enunciado: SSA 2 — UPE 2023, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).
Resolução comentada
O que a questão pede: a afirmação correta sobre a miragem no asfalto quente.
Passo 1 — o mecanismo. O asfalto aquecido pelo Sol esquenta o ar logo acima dele. Ar mais quente é menos denso, e ar menos denso tem índice de refração menor. Assim, perto do chão o índice é menor, e vai aumentando com a altura. A luz que vem do céu, descendo inclinada, passa por camadas de índice cada vez menor, afasta-se da normal a cada camada e acaba se curvando para cima (na camada mais baixa, quando o ângulo passa do limite, há reflexão total). O motorista vê o céu “refletido” no chão e interpreta como uma poça d’água. Isso é exatamente a alternativa A.
Por que não as outras: (B) a luz do Sol é branca, não monocromática, e a miragem não é a luz refratando no asfalto: é a luz do céu se curvando no ar acima dele. (C) a reflexão total não é “produzida pelas rodovias”, acontece no próprio ar; e não existe um “ângulo de miragem” a comparar; a condição correta é que o ângulo de incidência entre as camadas de ar supere o ângulo limite. (D) nenhum meio material tem luz mais rápida que no vácuo; no ar quente ela é só um pouquinho mais rápida que no ar frio. (E) é o contrário: o ar aquecido junto ao asfalto é menos denso.
⚠️ A armadilha: a alternativa E, por inverter a relação entre temperatura e densidade. Ar quente sobe justamente porque é menos denso.
A ideia em uma frase: na miragem, o ar quente junto ao asfalto tem índice de refração menor, e a luz do céu se curva até voltar para cima, como se refletisse no chão.
Resposta: alternativa A (índice de refração menor junto à superfície da rodovia).
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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