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title: "A luz viaja em linha reta"
book: "Física do ensino fundamental"
subject: physics
language: pt
chapter: 28
exercises: 11
source: https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/28-a-luz-viaja-em-linha-reta
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# Capítulo 28 — A luz viaja em linha reta

Feixes de sol atravessam inclinados a névoa da manhã entre as árvores — retos como barbantes esticados, todos eles. Uma lanterna num sótão empoeirado joga uma lâmina de [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) de bordas retas. Você consegue ouvir um colega chamando da esquina, mas não consegue *vê-lo* lá. Tudo isso é uma única lei vestida com roupas diferentes — a lei mais antiga da [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source).

## 28.1 A lei da linha reta

**Proposição 28.1 (A luz viaja em linha reta).**

No [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) (como na água, no vidro ou no espaço vazio), a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) viaja em linha reta. Ela não faz curva nas esquinas, não [flutua](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/5-flutuar-e-afundar#def-g1-floating-and-sinking-words) à toa como a fumaça, não se entorta para achar você atrás de uma parede. Onde uma linha reta partindo da fonte não chega, não chega [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) nenhuma dessa fonte.

**Definição 28.2 (Raio de luz).**

Para desenhar a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source), os físicos usam o *raio de luz*: uma linha reta com uma seta, mostrando um fio de [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) e o sentido em que ele corre. O feixe de uma lanterna é desenhado como um leque de raios; um feixe fino de laser, como um raio só. Como a seta da [força](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/12-empurroes-e-puxoes-as-forcas#def-g2-pushes-and-pulls-force), o raio é um desenho pequeno que carrega uma lei dentro dele: as estradas da [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) são retas como uma régua.

![O feixe de uma lanterna desenhado do jeito dos físicos: raios retos, com setas mostrando para onde a luz corre.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-light-straight-lines/fig-8321173d9ab2.svg)

*O feixe de uma lanterna desenhado do jeito dos físicos: raios retos, com setas mostrando para onde a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) corre.*

**Exemplo 28.3 (Onde a lei se mostra).**

Depois que se conhece a lei, ela aparece em toda parte: os feixes retos de sol na névoa ou entre as ripas de uma persiana; a borda reta e nítida do feixe de uma lanterna no [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) empoeirado; o fio absolutamente reto de um apontador laser; e todo farol varrendo lâminas retas de [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) pelo mar noturno. [Luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) entortada nunca se vê — chafarizes e florestas podem fazer curva, a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) não faz.

![A prova da própria natureza: os feixes de sol atravessando o ar enevoado são perfeitamente retos — a luz não faz curva em volta das árvores.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-light-straight-lines/img-a0977fdf3117.jpg)

*A prova da própria natureza: os feixes de sol atravessando o [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) enevoado são perfeitamente retos — a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) não faz curva em volta das árvores.*

## 28.2 Provando com três cartões

**Método 28.4 (A experiência dos três cartões).**

1. Faça um furinho no meio de três cartões rígidos, todos na mesma altura;
2. ponha os cartões em pé, em fila, com um palmo de distância entre eles, e uma vela acesa (ou uma lanterna) atrás do último;
3. mexa a cabeça até enxergar a chama através dos três furos — só possível quando os três furos e a chama estiverem numa mesma linha reta (confira: um barbante esticado passando pelos furos chega à chama);
4. agora deslize o cartão do meio para o lado, só a largura de um dedo.

A chama some. A [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) que poderia ter ziguezagueado — pelo primeiro furo, um pulinho para o lado, pelo furo deslocado e daí até o seu olho — simplesmente não faz isso: sem linha reta, sem [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source).

![A experiência dos três cartões: a chama fica visível exatamente quando chama, furos e olho estão alinhados em linha reta. Desloque um cartão e a vista morre.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-light-straight-lines/fig-969dafbf2291.svg)

*A experiência dos três cartões: a chama fica visível exatamente quando chama, furos e olho estão alinhados em linha reta. Desloque um cartão e a vista morre.*

**Exemplo 28.5 (As sombras explicadas de vez).**

Agora a [sombra](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow) do seu primeiro ano de escola entrega o segredo dela. Os raios correm retos a partir da lâmpada; a bola detém os que batem nela; os raios que passam raspando a borda seguem retos em frente. Atrás da bola fica exatamente o espaço que nenhum raio reto consegue alcançar — a [sombra](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow), com a borda nítida desenhada pelos últimos raios que escaparam. Raios retos, [sombras](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow) nítidas: uma [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) torta borraria toda [sombra](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow) numa névoa.

## 28.3 Enxergar é receber luz

**Proposição 28.6 (Como funciona a visão).**

Você enxerga uma coisa quando a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) dela viaja em linha reta até o seu olho — a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) própria dela, se for uma fonte, ou a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) do Sol ou da lâmpada que ela devolve, nos outros casos. Nada sai do seu olho para agarrar o mundo: enxergar é *receber*, pegar raios como uma rede pega bolas.

**Exemplo 28.7 (Do outro lado da esquina).**

O seu colega chama da esquina da escola: você o ouve, mas não consegue vê-lo. O [som](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/19-o-som-ao-nosso-redor#def-g3-sound-around-us-sound) se espalha como os anéis num lago e contorna a quina; a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) mantém as suas estradas retas, e nenhuma linha reta liga o rosto do seu colega ao seu olho através do tijolo. Para enxergar depois de uma esquina, é preciso *dobrar a estrada* — dar ao raio uma superfície dura e brilhante em que ele possa quicar. Esse truque se chama espelho, e ele é o dono do primeiro capítulo de [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) do ano que vem.

**Observação 28.8 (O corredor campeão).**

O [som](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/19-o-som-ao-nosso-redor#def-g3-sound-around-us-sound), como medimos, trota a $340\,\mathrm{m}$ por segundo. A [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source), nas estradas retas dela, joga em outra liga: ela atravessa o céu inteiro mais depressa do que qualquer contagem consegue acompanhar — e é por isso que o clarão chega “na hora” e o trovão se arrasta alguns segundos atrás. E quão rápido, exatamente? O número é tão absurdo que o guardamos para um ano mais adiante — junto com a história dos truques espertos que foram necessários para medi-lo.

## 28.4 Exercícios

**Exercício 28.1 ★.**

Enuncie a lei deste capítulo. Diga dois lugares ao [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) livre em que ela pode ser vista.

**Solução de Exercício 28.1.**

A [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) viaja em linha reta — ela nunca faz curva nas esquinas. Onde ver: os feixes retos de sol na névoa ou entre as ripas de uma persiana, a lâmina nítida de uma lanterna no [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) empoeirado, o fio absolutamente reto de um laser, os feixes de um farol.

**Exercício 28.2 ★.**

O que é um [raio de luz](#def-g4-light-straight-lines-ray), e quais duas coisas o desenho dele mostra?

**Solução de Exercício 28.2.**

Uma linha reta com seta, desenhada para representar um fio de [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source): ela mostra a estrada que a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) percorre (reta como uma régua) e o sentido em que ela corre.

**Exercício 28.3 ★.**

Na experiência dos três cartões, em que caso exatamente você consegue ver a chama? Qual movimento único a faz sumir, e por quê?

**Solução de Exercício 28.3.**

Exatamente quando a chama, os três furos e o seu olho estão numa mesma linha reta. Deslizar o cartão do meio a largura de um dedo mata a vista: a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) não dá pulinhos para o lado — sem linha reta, sem [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source).

**Exercício 28.4 ★.**

Como a lei da linha reta explica a borda nítida de uma [sombra](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-shadow)?

**Solução de Exercício 28.4.**

Os raios correm retos a partir da lâmpada; o obstáculo detém alguns, e os raios que passam raspando a borda dele seguem retos em frente. A fronteira entre o chão alcançado e o não alcançado é desenhada por linhas retas — daí a borda nítida.

**Exercício 28.5 ★.**

Você está vendo este livro agora. Conte a viagem da [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) que torna isso possível, de uma lâmpada até o seu olho.

**Solução de Exercício 28.5.**

A [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) sai da lâmpada, corre reto até a página, quica no papel e corre reto da página até o seu olho — que a recebe. Dois trechos retos com um quique no meio.

**Exercício 28.6 ★.**

Por que você consegue ouvir um colega do outro lado da esquina mas não consegue vê-lo? O que cada viajante — o [som](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/19-o-som-ao-nosso-redor#def-g3-sound-around-us-sound) e a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) — faz na esquina?

**Solução de Exercício 28.6.**

O [som](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/19-o-som-ao-nosso-redor#def-g3-sound-around-us-sound) se espalha como os anéis num lago e contorna a quina até o seu ouvido. A [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) segue estradas retas, e nenhuma linha reta liga o rosto do colega ao seu olho através do tijolo — então a voz chega e a imagem não.

**Exercício 28.7 ★.**

Um buraco de fechadura, um cômodo iluminado do outro lado e o seu olho: de que pontos do corredor escuro dá para ver a lâmpada pelo buraco da fechadura? Responda com uma linha reta.

**Solução de Exercício 28.7.**

Só dos pontos em que uma linha reta passando pelo buraco da fechadura alcança a lâmpada — olho, buraco e lâmpada alinhados. Dê um passo para o lado e a linha esbarra na porta.

**Exercício 28.8 ★.**

De um fogo de artifício distante, o que chega primeiro: o estouro ou o clarão? Qual lei e qual medida deste ano explicam a diferença?

**Solução de Exercício 28.8.**

O clarão: a viagem da [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) conta como instantânea, enquanto o estouro atravessa trotando a $340\,\mathrm{m}$ por segundo — três segundos de silêncio por quilômetro de distância.

**Exercício 28.9 ★.**

“Quando eu olho para uma [estrela](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/26-o-sistema-solar#def-g4-solar-system-star), alguma coisa sai do meu olho para tocar nela.” Corrija essa crença antiga com a [Proposição 28.6](#prop-g4-light-straight-lines-seeing) — o que viaja, e em que sentido?

**Solução de Exercício 28.9.**

Nada sai do olho. É a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) própria da [estrela](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/26-o-sistema-solar#def-g4-solar-system-star) que percorre a estrada reta *até* você, e enxergar é pegar essa [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) — o olho é uma rede, não uma lanterna.

**Exercício 28.10 ★★.**

Projete, com um desenho de raios, um jeito de observar o corredor de dentro do seu quarto usando o truque do espelho anunciado no [Exemplo 28.7](#ex-g4-light-straight-lines-corner): onde a superfície brilhante precisa ficar, na porta, e o que ela faz com a estrada do raio? (Os submarinos usam exatamente isso, empilhado duas vezes, para enxergar acima das ondas.)

**Solução de Exercício 28.10.**

Ponha a superfície brilhante na porta, inclinada num ângulo de meio ângulo reto em relação ao corredor. Um raio que corre pelo corredor bate no espelho inclinado e a estrada dele se dobra: ele vira a esquina e corre reto pela porta até dentro do quarto, chegando ao seu olho. Duas dobras dessas, uma acima da outra, formam o periscópio do submarino.

**Exercício 28.11 ★★.**

Numa manhã de névoa, os feixes de sol se abrem em leque entre as árvores em linhas visivelmente retas — e o seu colega diz: “A gente vê os feixes, então a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) deve ser um material visível pendurado no [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air).” O que vocês dois estão realmente vendo quando um “feixe” aparece na névoa ou na poeira, e como esse feixe ficaria num [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) perfeitamente limpo?

**Solução de Exercício 28.11.**

Vocês não estão vendo a [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) em pleno voo — estão vendo as incontáveis gotinhas e partículas de poeira em que o feixe bate no caminho, cada uma devolvendo um pouquinho de [luz](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras#def-g1-light-and-shadows-source) até os seus olhos. Num [ar](https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/10-o-ar-ao-nosso-redor#def-g2-air-around-us-air) perfeitamente limpo não há em que bater, e o feixe fica invisível de lado: só a mancha clara em que ele chega o denuncia.