Em um experimento, um feixe de luz viaja a uma velocidade de 3 × 108 m/s. Se um observador se move a 0,8c em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento, um feixe de luz viaja a uma velocidade de 3 × 108 m/s. Se um observador se move a 0,8c em relação a esse feixe, qual a velocidade da luz para esse observador?
- A) 3 × 108 m/s
- B) 2,4 × 108 m/s
- C) 0,8 × 108 m/s
- D) 3,8 × 108 m/s
- E) 3,5 × 108 m/s
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique o princípio envolvido. Pela teoria da relatividade restrita de Einstein, a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores inerciais, independentemente do movimento da fonte ou do observador. Esse é o segundo postulado da teoria.
- Aplique o princípio ao enunciado. O feixe de luz viaja a 3 × 10^8 m/s, e o observador se move a 0,8c em relação ao feixe. Mesmo com esse movimento relativo, o observador mede para a luz a mesma velocidade de 3 × 10^8 m/s. Não se soma nem se subtrai a velocidade do observador à da luz, pois isso contraria o postulado.
- Conclua. A resposta correta é a alternativa A, 3 × 10^8 m/s, que coincide com o gabarito oficial.
- Analise as alternativas erradas. A alternativa B (2,4 × 10^8 m/s) resulta de multiplicar 3 × 10^8 por 0,8, o que não tem base física. A alternativa C (0,8 × 10^8 m/s) usa apenas a velocidade do observador como se fosse a da luz. A alternativa D (3,8 × 10^8 m/s) soma as velocidades como na mecânica clássica, o que não vale para a luz. A alternativa E (3,5 × 10^8 m/s) é um valor intermediário sem fundamento nas leis da relatividade.
💡 Dica: Utilize a fórmula da relatividade para calcular a velocidade da luz para o observador.
Alternativa por alternativa
A velocidade da luz é sempre 3 × 108 m/s para todos os observadores.
O aluno acredita que a velocidade observada da luz é reduzida pela fração 0,8 da velocidade do feixe, multiplicando 3 × 10^8 por 0,8. Ele trata a velocidade relativa como um fator de escala sobre a velocidade da luz.
Por que engana: Confundir a velocidade da luz com a velocidade relativa do observador, aplicando incorretamente a adição de velocidades.
O aluno confunde a velocidade do observador (0,8c) com a velocidade da luz, tomando 0,8 × 10^8 m/s como resposta. Ele interpreta mal o enunciado e não percebe que 0,8c é a velocidade relativa do observador.
O aluno aplica a soma clássica de velocidades, 3 + 0,8, como se a velocidade relativa se somasse à da luz. Essa intuição do dia a dia, em que velocidades se somam, não vale para a luz.
O aluno acredita que a velocidade observada da luz é um valor intermediário entre as velocidades envolvidas, como se fosse uma média. Ele não conhece a regra de que a velocidade da luz é invariante.
Raio-X da questão
velocidade da luz
avaliacao
teoria da relatividade · velocidade relativa
Revisar a teoria da relatividade e a adição de velocidades.
Confundir a velocidade da luz com a velocidade relativa do observador, aplicando incorretamente a adição de velocidades.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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