Uma bola de bilhar, inicialmente em repouso em um ponto P, situado na borda de uma mesa de bilhar com formato circular, recebe uma tacada e se desloca em um movimento retilíneo. A bola atinge a borda no ponto R e é refletida elasticamente, sem deslizar. Chame de Q o ponto da borda diametralmente oposto a P e de θ a medida do ângulo «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi mathvariant=¨normal¨»Q«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«/mstyle»«/math».

a) Para qual valor de θ, após a primeira reflexão, a trajetória da bola será paralela ao diâmetro «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«menclose notation=¨top¨»«mi»P«/mi»«mi»Q«/mi»«/menclose»«/mstyle»«/math»?

b) Para qual valor de θ, após a primeira reflexão, a trajetória da bola será perpendicular a «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«menclose notation=¨top¨»«mi»P«/mi»«mi»Q«/mi»«/menclose»«/mstyle»«/math»?

c) Supondo agora que 30º < θ < 60º, encontre uma expressão, em função de θ, para a medida α do ângulo agudo formado pela reta que contém P e Q e pela reta que contém a trajetória da bola após a primeira reflexão na borda.

a) Note-se que, se θ = 0°, a trajetória da bola será paralela e coincidente com o diâmetro «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«menclose notation=¨top¨»«mi»PQ«/mi»«/menclose»«/mstyle»«/math».
Se θ ≠ 0°, e a trajetória for paralela ao diâmetro, tem-se uma situação conforme o esboço abaixo.

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mi»Sendo«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»o«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»centro«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»da«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»mesa«/mi»«mo»:«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»PO«/mi»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»RO«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Pela«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»colis§#x000E3;o«/mi»«mo»:«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Como«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«menclose notation=¨top¨»«mi»RS«/mi»«/menclose»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»/«/mo»«mo»/«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«menclose notation=¨top¨»«mi»PQ«/mi»«/menclose»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«/mstyle»«/math»

Dessa forma, o ΔOPR é equilátero, isto é, θ = 60°.

Resposta: 0° ou 60°

b)

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨left¨»«mi»Como«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»PO«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»OR«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo».«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Pela«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»colis§#x000E3;o«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo».«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Do«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«mi»PRT«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»tem«/mi»«mo»-«/mo»«mi»se«/mi»«mo»:«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B8;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B8;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»90«/mn»«mo»§#x000B0;«/mo»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»180«/mn»«mo»§#x000B0;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B8;«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»30«/mn»«mo»§#x000B0;«/mo»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/mstyle»«/math»

Resposta: 30°

c)


«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨left¨»«mi»Como«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»PO«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»OR«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo».«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Pela«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»colis§#x000E3;o«/mi»«mo»:«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»^«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo».«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Do«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«mi»PRT«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»tem«/mi»«mi»§#x000AD;«/mi»«mi»se«/mi»«mo»:«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mtable columnalign=¨right center left¨»«mtr»«mtd»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B8;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B8;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B1;«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»180«/mn»«mo»§#x000B0;«/mo»«/mtd»«/mtr»«mtr»«mtd»«mo»§#x02234;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B1;«/mi»«/mtd»«mtd»«mo»=«/mo»«/mtd»«mtd»«mn»180«/mn»«mo»§#x000B0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»-«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»3«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B8;«/mi»«/mtd»«/mtr»«/mtable»«/mstyle»«/math»

Resposta: α = 180° – 3θ