Um estudante mede o ângulo crítico ?c de um bloco transparente no ar e obtém ?c = 41,8°. Descreva o…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um estudante mede o ângulo crítico ?c de um bloco transparente no ar e obtém ?c = 41,8°. Descreva o procedimento experimental, deduza a relação para o índice de refração n do bloco e calcule n com sua incerteza. Use n_air = 1 e considere precisão de leitura ±0,2°.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Procedimento: insira um laser no interior do bloco (semicírculo ou prismático), direcione o feixe para a face plana e aumente o ângulo interno até a luz refratada raspar a superfície — esse é o ângulo crítico ?c. Teoria: para reflexão total interna em interface bloco–ar vale sin?c = n_ar/n_bloco; com n_ar = 1 obtém-se n = 1/sin?c. Cálculo: sin41,8° = 0,6660 ? n = 1/0,6660 ˜ 1,500. Com precisão ±0,2°: ?c ? [41,6°,42,0°] ? n ? [1,505;1,494], portanto n = 1,500 ± 0,006 (valor e incerteza experimentais).
Explicação
O procedimento descrito permite a medição do ângulo crítico, essencial para determinar o índice de refração do bloco. A dedução da relação entre o ângulo crítico e o índice de refração é fundamentada na lei da refração, que estabelece a condição para a reflexão total interna. O cálculo da incerteza é realizado considerando a precisão da medição do ângulo, resultando em um valor de índice de refração com uma margem de erro adequada.
Raio-X da questão
índice de refração
avaliacao
lei de Snell · ângulo de refração
Revisar a relação entre ângulo crítico e índice de refração.
O aluno pode confundir o ângulo crítico com o ângulo de refração, levando a um cálculo incorreto do índice de refração.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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