Espelhos planos

Física

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Espelhos planos são superfícies que refletem a luz de forma regular. Quando alguma fonte de luz os ilumina, é possível observar a formação de imagens virtuais, “atrás” da superfície do espelho. Tais imagens, por sua vez, são formadas quando dois prolongamentos de raios luminosos cruzam-se, dando origem a imagens que são virtuais, direitas e que apresentam o mesmo tamanho do objeto.

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Formação de imagens em espelhos planos

A formação de imagens nos espelhos planos ocorre quando dois ou mais prologamentos de raios de luz se cruzam, dando origem a imagens virtuais. As imagens virtuais são sempre direitas, isto é, têm a mesma orientação vertical dos seus objetos, e não podem ser projetadas, como ocorre no caso das imagens reais.

As imagens formadas pelos espelhos planos são produzidas por prolongamentos de raios de luz.
As imagens formadas pelos espelhos planos são produzidas por prolongamentos de raios de luz.

As imagens formadas nos espelhos planos encontram-se à mesma distância do espelho que o objeto da imagem, portanto, se você enxerga sua imagem refletida em um espelho a 2 m de distância, sua imagem é formada a uma distância de 4 m em relação a você.

Apesar de serem direitas, as imagens formadas pelos espelhos planos têm os lados invertidos, por isso não podem ser sobrepostas uma sobre a outra. É o mesmo que ocorre com as mãos esquerda e direita: uma é o reflexo da outra e, por esse motivo e por serem assimétricas, não podem ser sobrepostas.

Essa propriedade de inverter lateralmente as imagens é conhecida como enantiomorfismo e é por causa dela que, nos carros de bombeiros e ambulâncias, é comum encontrarmos a escrita invertida, para que os motoristas possam abrir passagem a esses veículos quando avistarem seus reflexos nos espelhos retrovisores.

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Translação no espelho plano

A translação de imagens nos espelhos planos funciona da seguinte forma: quando nos aproximamos ou nos afastamos a uma certa distância do espelho, nossa imagem percorre a mesma distância. Por exemplo, se nos aproximarmos 2 m em direção ao espelho, nossa imagem terá se aproximado 2 m com relação ao espelho, portanto teremos nos aproximado 4 m em relação à imagem.

A mesma lógica se aplica à velocidade de aproximação ou afastamento entre o objeto e sua imagem. Basta duplicarmos a velocidade em que o objeto se aproxima ou se afasta e então obtemos a velocidade relativa entre eles.

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Associação de espelhos planos

A associação de espelhos planos é feita alinhando-se dois espelhos com um certo ângulo α, medido em relação à direção normal à superfície dos espelhos, como mostramos na figura a seguir:

Nesse caso, observa-se a formação de um número progressivo de imagens, à medida que o ângulo α diminui. A fórmula que nos permite calcular o número de imagens formadas pela associação de dois espelhos planos é a seguinte:

N – número de imagens

α – ângulo entre as direções normais a cada espelho

Veja também: Espelhos esféricos côncavos e convexos – fórmulas, definições e exercícios

Exercícios resolvidos sobre espelhos planos

Questão 1 — Com relação à formação de imagens por espelhos planos, são feitas as seguintes afirmações:

I – As imagens formadas pelos espelhos planos são sempre invertidas.

II – A formação de imagens em espelhos planos ocorre quando há o cruzamento entre dois raios de luz refletidos.

III – Nos espelhos planos, ocorre a reflexão difusa da luz.

IV – A distância entre um objeto e sua imagem refletida por um espelho plano é igual à distância entre o objeto e o espelho.

São verdadeiras:

a) I e II.

b) II e III.

c) I, II e III.

d) Nenhuma das afirmações.

Resolução:

Vamos analisar as alternativas:

I – FALSA. As imagens formadas pelos espelhos planos são sempre direitas.

II – FALSA. Os raios de luz refletidos pelos espelhos planos não se cruzam, mas sim seus prolongamentos.

III – FALSA. Os espelhos planos promovem a reflexão regular da luz, por isso enxergamos nosso reflexo quando olhamos em sua direção.

IV – FALSA. A distância entre um objeto e sua imagem, quando esta for produzida por um espelho plano, é igual ao dobro da distância entre o objeto e o espelho.

Com base na análise feita acima, percebe-se que a resposta correta é a letra D.

Questão 2 — Ao se aproximar de um espelho plano, com velocidade de 1 m/s, uma pessoa percebe sua imagem se aproximando. Considerando que a distância inicial entre essa pessoa e o espelho é de 20 m, determine qual é o tempo necessário para que a distância entre ela e sua imagem seja de 2 m.

a) 39 s

b) 19 s

c) 20 s

d) 40 s

Resolução:

Inicialmente a distância entre o observador e o espelho é de 20 m. Para que o observador fique a 2 m de distância de sua imagem, ele precisa estar a 1 m de distância do espelho, tendo andando, portanto, 19 m. Uma vez que a velocidade do observador é de 1 m/s, o tempo necessário para que a distância entre o observador e sua imagem seja de 2 m é de 19 s, logo a alternativa correta é a letra B.

Questão 3 Dois espelhos planos são alinhados de modo que as direções normais às superfícies desses espelhos formam um ângulo de 30º entre si. Determine o número de imagens formadas por esses espelhos.

a) 11

b) 12

c) 10

d) 6

Resolução:

Para calcular o número de imagens formadas entre os dois espelhos, devemos fazer o cálculo a seguir, observe:

Com base no cálculo feito acima, a alternativa correta é a letra A. 

 

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Espelhos planos"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/espelhos-planos.htm. Acesso em 26 de novembro de 2020.