Sobre o tema
Esta questão do IME aborda a interseção entre óptica geométrica e mecânica, contextualizada em um sistema de iluminação para piscina. O problema exige a aplicação da lei de Snell-Descartes para determinar o ângulo de refração da luz ao passar da água para o ar, e também o equilíbrio de forças em cabos que sustentam um bloco submerso. Tópicos como índices de refração, tração máxima, e geometria são essenciais para calcular a altura do bloco e sua distância até a borda. A questão é típica de vestibulares militares, combinando conceitos teóricos com aplicação prática.
Tópicos relacionados
- Lei de Snell-Descartes na refração
- Forças de tração em cabos
- Equilíbrio de corpos submersos
- Índice de refração absoluto
- Geometria de triângulos retângulos
Enunciado
Um profissional de iluminacao deseja projetar um sistema de feixe de luz capaz de iluminar o fundo reflexivel de uma piscina e o gramado posicionado logo apos o lado A. Sua ideia e submergir parcialmente um bloco macico em formato de paralelepipedo reto, com uma fonte luminosa presa em sua base submersa B1, que emite um feixe de luz que percorre a trajetoria mostrada na figura. O bloco e fixado por dois cabos horizontais presos a sua base nao submersa B2 e ortogonais ao lado A da piscina, sendo um deles amarrado, por meio de roldanas, na tampa articulada do compartimento onde e guardado o material de limpeza da piscina e o outro, na arvore. Considere que a piscina esteja completamente cheia com agua e que a tracao aplicada nos cabos seja metade do seu valor maximo para ruptura, especificado pelo fabricante. Calcule:
a) a altura L do bloco;
b) a distancia d em que o bloco deve ser posicionado, em relacao ao lado A da piscina.
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Perguntas frequentes
Qual é a lei que descreve a refração da luz entre dois meios?
A lei de Snell-Descartes estabelece que n1 sen(θ1) = n2 sen(θ2), onde n é o índice de refração e θ o ângulo com a normal.
Como se calcula a tração máxima suportada por um cabo?
A tração máxima é o produto da tensão de ruptura pela área da seção transversal. No problema, a tração aplicada é metade desse valor.
O que é necessário considerar para o equilíbrio de um bloco submerso?
Além das forças de tração, é preciso considerar o peso do bloco, o empuxo exercido pela água e as forças de apoio, se houver.
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