Um espelho plano está inicialmente em repouso na superfície de um líquido. Uma fonte de luz 𝑃 se encontra a uma distância ℎ dessa superfície. A fonte também está em repouso. No tempo 𝑡 = 0 𝑠 o espelho e a fonte são abandonados do repouso. A fonte cai em queda livre e o espelho afunda.

Para um mergulhador logo abaixo da superfície e bem próximo do espelho, construa em um mesmo gráfico, 𝑦(𝑡), a posição da fonte e a posição da imagem da fonte pelo espelho em função do tempo 𝑡, a partir do instante em que a fonte e o espelho são abandonados, 𝑡 = 0, até o momento em que a fonte 𝑃 atinge a superfície do líquido.

Dados:

• O espelho é um paralelepípedo retângulo de área 𝐴, espessura 𝑒 e massa 𝑚. 

• O campo gravitacional local vale 𝑔.

• A densidade do líquido vale 𝜌.

• O índice de refração do líquido vale 𝑛.

Considerações:

• A espessura do espelho é muito menor que todas as outras distâncias.

• O espelho não atinge o fundo do recipiente antes que a fonte atinja a superfície do líquido.

• A parte espelhada permanece paralela à superfície da água.

• Considere o referencial 𝑥𝑂𝑦: eixo 𝑥 coincidente com a superfície da água e o eixo 𝑦 com origem na borda superior esquerda do líquido.

• A fonte de luz tem dimensões desprezíveis.