Os elevados custos da energia, aliados à conscientização da necessidade de reduzir o aquecimento global, fazem ressurgir antigos projetos, como é o caso do fogão solar. Utilizando as propriedades reflexivas de um espelho esférico côncavo, devidamente orientado para o Sol, é possível produzir aquecimento suficiente para cozinhar ou fritar alimentos. Suponha que um desses fogões seja constituído de um espelho esférico côncavo ideal e que, num dado momento, tenha seu eixo principal alinhado com o Sol.
Na figura, P1 a P5 representam cinco posições igualmente espaçadas sobre o eixo principal do espelho, nas quais uma pequena frigideira pode ser colocada. P2 coincide com o centro de curvatura do espelho e P4, com o foco. Considerando que o aquecimento em cada posição dependa exclusivamente da quantidade de raios de luz refletidos pelo espelho que atinja a frigideira, a ordem decrescente de temperatura que a frigideira pode atingir em cada posição é:
- A) P4 > P1 = P3 = P5 > P2.
- B) P4 > P3 = P5 > P2 > P1.
- C) P2 > P1 = P3 = P5 > P4.
- D) P5 = P4 > P3 = P2 > P1.
- E) P5 > P4 > P3 > P2 > P1.
Resposta:
Para responder a essa questão, é necessário entender como o fogão solar funciona e como a posição da frigideira em relação ao espelho esférico cônco afeta a quantidade de raios de luz que atinge a frigideira.
Primeiramente, é importante notar que o centro de curvatura do espelho (P2) é o ponto que está mais próximo do Sol, portanto, recebe a maior quantidade de raios de luz refletidos. Além disso, o foco do espelho (P4) é o ponto onde os raios de luz se concentram, portanto, também recebe uma grande quantidade de raios de luz.
Em seguida, é necessário analisar as posições P1, P3 e P5. Como essas posições estão igualmente espaçadas do centro de curvatura do espelho, a quantidade de raios de luz que atinge a frigideira em cada uma dessas posições é a mesma.
Por fim, é fácil concluir que a ordem decrescente de temperatura que a frigideira pode atingir em cada posição é: P4 > P3 = P5 > P2 > P1.
A alternativa correta é a letra B) P4 > P3 = P5 > P2 > P1.
Essa resposta pode ser explicada pelo fato de que o foco do espelho (P4) é o ponto que recebe a maior quantidade de raios de luz, seguido pelo centro de curvatura do espelho (P2). As posições P3 e P5 recebem a mesma quantidade de raios de luz, que é menor do que a quantidade recebida pelo centro de curvatura do espelho. Por fim, a posição P1 é a que recebe a menor quantidade de raios de luz.
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