Questão 50 do ENEM 2014 — Ciências da Natureza

A gravura reproduzida é Mão com esfera refletora (autorretrato), de M. C. Escher: nela, o artista aparece refletido na superfície de uma esfera espelhada que ele segura na mão, com todo o ambiente ao redor visível de forma curvada. A superfície externa de uma esfera atua como um espelho esférico convexo, e é essa a chave para resolver a questão.

Propriedades do espelho convexo

Para qualquer objeto real posicionado diante de um espelho convexo, a imagem conjugada tem sempre três características:

1. Virtual: forma-se atrás do espelho, pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios refletidos, e não pelos raios em si.
2. Direita: tem a mesma orientação do objeto (não fica de cabeça para baixo).
3. Menor: é reduzida em relação ao tamanho real do objeto.

É justamente a redução das imagens que confere ao espelho convexo sua principal utilidade prática: um campo de visão amplo. Por isso, na esfera, cabe todo o cômodo (paredes, estantes, janela) além do próprio artista, com as imagens direitas e reduzidas. Todas essas imagens — inclusive a do artista — são virtuais, o que corresponde exatamente à alternativa A.

Por que as outras alternativas estão incorretas

• As alternativas que apontam espelho côncavo estão erradas: embora um côncavo possa formar imagem direita (quando o objeto está entre o foco $F$ e o vértice $V$), essa imagem seria maior que o objeto e o campo de visão seria estreito — o oposto do que a esfera mostra.
• A alternativa D acerta ao dizer "convexo", mas erra na justificativa: afirma que as imagens se formam pelo cruzamento dos próprios raios refletidos. Esse cruzamento efetivo gera imagens reais (sempre invertidas, $p' > 0$). Imagens direitas em espelhos esféricos são sempre virtuais ($p' < 0$), formadas pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios.

Portanto, a única alternativa que identifica corretamente o tipo de espelho (convexo) e a natureza virtual das imagens é a A.