Questão 68 do ENEM 2014

Como resolver a questão 68 passo a passo?

O conceito que resolve

A Lei de Snell estabelece n₁·senθ₁ = n₂·senθ₂. Quando a luz passa do ar (n≈1) para a gasolina, a razão senθ₁/senθ₂ corresponde ao quociente n₂/n₁, isto é, ao índice de refração relativo da gasolina. Um aumento desse quociente significa aumento do índice de refração do combustível, o que reduz senθ₂ e, consequentemente, diminui θ₂, aproximando‑o da normal.

Como chegar na resposta

1. Interpretar a razão fornecida (senθincidente / senθrefratado) como n_gasolina / n_ar, pois a luz vem do ar para a gasolina.
2. Comparar os valores: para gasolina pura a razão é 1,4; no teste foi 1,9, logo n_gasolina aumentou.
3. Usar Snell: senθrefratado = senθincidente / (n_gasolina/n_ar). Como o denominador ficou maior, senθrefratado diminui, fazendo θrefratado ficar menor.
4. Concluir que o raio refratado se desloca mais próximo da normal à superfície, pois o ângulo com a normal diminuiu.
5. Descartar as demais alternativas verificando que nenhuma delas descreve esse comportamento (não há inversão de sentido, nem reflexão total, nem ângulo crítico, nem propagação paralela à superfície).

Por que cada alternativa

• AErro de interpretação: confunde refração com reflexão, acreditando que o raio muda de sentido (inverte a direção). Na refração o raio continua atravessando o meio, apenas altera seu ângulo.
• BErro conceitual: supõe que o aumento da razão provoque reflexão total. Reflexão total só ocorre quando a luz vai do meio mais denso para o menos denso e o ângulo de incidência supera o crítico, o que não acontece aqui (ar → gasolina).
• CErro de associação: interpreta a razão maior que 1,4 como atingimento do ângulo limite. O ângulo limite só seria atingido se senθincidente = n_gasolina/n_ar > 1, impossível, pois senθincidente ≤ 1.
• DErro de cálculo: pensa que o raio ficou paralelo à superfície (θ = 90°). Para isso seria necessário senθrefratado = 1, mas com razão 1,9 temos senθrefratado = senθincidente/1,9 ≤ 1/1,9 < 1, logo θrefratado < 90°.
• EA razão aumentada indica índice de refração maior; assim senθrefratado diminui e o ângulo de refração aproxima‑se da normal à superfície, exatamente o que a alternativa E descreve.

Onde essa questão derruba a maioria

Muitos confundem o aumento da razão dos senos com a ocorrência de reflexão total ou com o ângulo crítico, esquecendo que a luz está passando do ar (menor índice) para a gasolina (maior índice).

O que estudar se você errou

Revisar a Lei de Snell, especialmente a relação entre o índice de refração e o ângulo de refração: quanto maior o índice do segundo meio, mais o raio se aproxima da normal. Também praticar a identificação de situações que geram reflexão total versus refração.