Questão 46 (1º semestre) da UFG 2009

Question

Em um dia ensolarado, dois estudantes estão à beira de uma piscina onde observam as imagens de duas garrafas idênticas, uma em pé fora da piscina e outra em pé dentro da piscina, imersa na água. A figura 1 corresponde ao objeto real, enquanto as possíveis imagens das garrafas estão numeradas de 2 a 6, conforme apresentado a seguir.

O par de figuras que representa as imagens das garrafas localizadas fora e dentro da água, conforme conjugada pelo dioptro água-ar, é, respectivamente:

A
2 e 6
B
2 e 3
C
3 e 4
D
5 e 4
E
5 e 6

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 46 (1º semestre) da UFG 2009

1º semestre · Física: Refração da luz e lei de Snell

Em um dia ensolarado, dois estudantes estão à beira de uma piscina onde observam as imagens de duas garrafas idênticas, uma em pé fora da piscina e outra em pé dentro da piscina, imersa na água. A figura 1 corresponde ao objeto real, enquanto as possíveis imagens das garrafas estão numeradas de 2 a 6, conforme apresentado a seguir.

O par de figuras que representa as imagens das garrafas localizadas fora e dentro da água, conforme conjugada pelo dioptro água-ar, é, respectivamente:

A
2 e 6
B
2 e 3
C
3 e 4
D
5 e 4
E
5 e 6

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Um dioptro plano conjuga imagem virtual, direita (sem inversão) e do mesmo tamanho lateral. Só muda a profundidade aparente. Então as imagens 2, 3 e 5 (invertidas ou espelhadas) ficam descartadas, pois nenhuma delas é produzida por um dioptro plano. Restam 4 (achatada verticalmente) e 6 (estreitada horizontalmente).

Para um observador no ar olhando um objeto na água, vale a relação entre as profundidades:

\frac{p'}{p}=\frac{n_{ar}}{n_{água}}=\frac{1}{1{,}33}<1

A imagem fica mais rasa, ou seja, comprimida na direção vertical (perpendicular à superfície). A largura, paralela à superfície, não muda. Logo, a garrafa dentro da água é vista achatada verticalmente: figura 4.

A garrafa fora da água é vista pelos estudantes por refração? Não: a luz dela vai direto pelo ar até os olhos. Sua imagem seria a própria figura 1, mas ela não está entre as opções. A questão pede "conjugada pelo dioptro água-ar"; assim, para a garrafa fora, considera-se a imagem formada pela superfície da água como espelho, por reflexão: a piscina funciona como um espelho plano horizontal e produz imagem invertida verticalmente (de cabeça para baixo), mantendo esquerda e direita. Isso corresponde à figura 5.

Portanto, fora da água: 5; dentro da água: 4.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana ao propor encolhimento horizontal para a garrafa submersa; a compressão pelo dioptro ocorre na direção da profundidade (vertical), não na largura.

Por que as outras alternativas estão erradas

AA figura 2 está girada 180° (invertida e espelhada), o que não ocorre na reflexão em superfície horizontal; e a 6 estreita a largura, que a refração não altera.
BAs figuras 2 e 3 têm espelhamento horizontal, que não é produzido por superfície horizontal nem por dioptro plano.
CA figura 3 está espelhada lateralmente, e a imagem refletida na água é invertida verticalmente, não lateralmente.
EA figura 5 serve para a garrafa de fora, mas a 6 estreita a largura, quando o dioptro comprime só a profundidade (altura).

Assuntos: Refração da luz e lei de Snell, Reflexão da luz e espelhos planos.

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Questão 46 no caderno 1ª etapa da UFG 2009

Fonte: UFG 2009 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗