Lista de Óptica 1 1. (UFJF 2003) A figura abaixo mostra uma lente

Lista de Óptica
1. (UFJF 2003) A figura abaixo mostra uma lente
biconvexa e um objeto em forma de seta. Os pontos
focais da lente estão marcados com a letra F. Essa
questão pode ser resolvida geometricamente ou
utilizando a escala no desenho. Em que lugar fica a
imagem do objeto que a lente faz? Marque a
resposta correta:
5. (UFJF 2009) Por motivos de segurança, a
eficiência dos faróis tem sido objeto de pesquisa da
indústria automobilística. Em alguns automóveis,
são adotados faróis cujo sistema óptico é formado
por dois espelhos esféricos E1 e E2 como mostra a
figura. Com base na figura, é CORRETO afirmar
que a localização da lâmpada está:
a) No ponto A
b) No ponto B
c) No ponto C
d) No ponto D
e) No ponto E
a) nos focos de E1 e de E2 .
b) no centro de curvatura de E1 e no foco de E2 .
c) nos centros de curvatura de E1 e de E2 .
d) no foco de E1 e no centro de curvatura de E2 .
e) em qualquer ponto entre E1 e E2 .
2. (UFJF 2005) Um botânico quer observar detalhes
em uma pequena flor. Para isso, ele necessita
ampliar cinco vezes a imagem desta flor.
Considerando que ele usa uma lupa, cuja lente é
delgada e convergente, de distância focal igual a 10
cm, a que distância da lupa deve ficar a flor para se
conseguir a ampliação desejada?
a) 2,0 cm
b) 4,0 cm
c) 6,0 cm
d) 8,0 cm
e) 12 cm
6. (UFJF 2002) Na figura abaixo, está
esquematizado um aparato experimental que é
utilizado para estudar o aumento do número de
bactérias numa solução líquida (meio de cultura),
através de medidas de ângulos de refração. Um
feixe de luz monocromático I, produzido por um
laser, incide do ar (nar = 1) para a solução, fazendo
um ângulo θi com a normal à superfície líquida. A
densidade absoluta inicial da solução, quando as
bactérias são colocadas nela, é 1,05 g/cm3. Para
esse valor da densidade absoluta, o ângulo de
refração medido é θr = 45°. O índice de refração da
solução, ns, varia em função da densidade absoluta
ρ de acordo com a expressão ns = C √ρ .
3. (UFJF 2006) O arco-íris é causado pela
dispersão da luz do Sol que sofre refração pelas
gotas de chuva (aproximadamente esféricas).
Quando você vê um arco-íris, o Sol está:
a) na sua frente.
b) entre você e o arco-íris.
c) em algum lugar atrás do arco-íris.
d) atrás de você.
e) em qualquer lugar, pois não importa a posição do
Sol.
4. (UFJF 2008) Na entrada de um shopping, é
colocado um grande espelho convexo de distância
focal 40 cm. Uma criança se assusta quando vê sua
imagem refletida no espelho. Considerando-se que,
nesse momento, a criança se encontra a 1,2 m do
vértice do espelho, podemos afirmar que ela vê sua
imagem neste espelho:
a) três vezes maior.
b) duas vezes menor.
c) quatro vezes maior.
d) quatro vezes menor.
e) três vezes menor.
a) Com base na expressão para ns acima, encontre
uma unidade para a constante C.
b) À medida em que o tempo passa, o número de
bactérias aumenta, assim como a densidade da
solução. Num certo instante, mede-se o ângulo de
refração em relação à normal e encontra-se o valor
30°, para o mesmo ângulo de incidência do feixe.
Calcule a densidade absoluta da solução neste
instante.
1
10. (UFJF 2007) A “miragem” ocorre devido ao fato
de que o ar quente acima da superfície terrestre,
como a areia do deserto ou o asfalto num dia
ensolarado, reflete o “céu”, fazendo com que
tenhamos a impressão da existência de água.
Admita que o ar na região logo acima da superfície
(figura abaixo) possa ser considerado como a
sobreposição de camadas muito finas de ar. Se o ar
da camada superior tem um índice de refração n e
7. (UFJF 2004) Numa experiência em que se mediu
a razão R entre a energia luminosa refletida e a
energia luminosa incidente na interface entre dois
meios de índices de refração n1 e n2 em função do
ângulo de incidência θ, obteve-se o gráfico que se
segue, em que R é dada em porcentagem.
0
cada camada subseqüente tem um índice de
refração 0,99 vezes o índice de refração da camada
de ar logo acima, como mostra a figura abaixo,
calcule:
Se necessário, use:
log (√3/2) = log 0,87 = -0,06
log (0,99) = -0,004
a) Calcule a razão entre n2 e n1.
b) Tomando como referência a direção do raio de
incidência, o raio refratado deve se aproximar ou se
afastar da normal? Justifique.
c) Calcule a relação entre a energia refletida e a
energia refratada, quando θ = 30°.
8. (UFJF 2006) Considere um objeto e uma lente
delgada de vidro no ar. A imagem é virtual e o
tamanho da imagem é duas vezes o tamanho do
objeto. Sendo a distância do objeto à lente de 15
cm:
a) Calcule a distância da imagem à lente.
b) Calcule a distância focal da lente.
c) Determine a distância da imagem à lente, após
mergulhar todo o conjunto em um líquido, mantendo
a distância do objeto à lente inalterada. Neste
líquido, a distância focal da lente muda para
aproximadamente 65 cm.
d) Determine a nova ampliação do objeto fornecida
pela lente.
a) o seno do ângulo de refração sofrido por um raio
de luz que incida com um ângulo θ0= 60° da camada
superior para a camada subseqüentemente abaixo.
b) o seno do ângulo de refração na i-ésima camada
do mesmo raio incidente do item a).
c) o número de camadas de ar necessárias para
que ocorra a reflexão total do raio do item a),
supondo que a reflexão total ocorra na última
camada.
9. (UFJF 2008) Um carro tem um espelho retrovisor
convexo, cujo raio de curvatura mede 5 m. Esse
carro está se movendo numa rua retilínea, com
velocidade constante, e, atrás dele, vem outro carro.
No instante em que o motorista olha pelo retrovisor,
o carro de trás está a 10 m de distância do vértice
desse espelho.
a) Calcule, nesse instante, a que distância desse
espelho retrovisor estará a imagem do carro que
vem atrás.
b) Quais são as características da imagem do carro
que vem de trás (real ou virtual, direita ou
invertida)? Justifique sua resposta, utilizando um
diagrama de formação de imagem.
c) Calcule a relação entre os tamanhos da imagem
e do objeto.
Gabarito
1-D
6 – a)
2-D
cm
g
3
2
1
2
7 – a) √3/2
8 - a) -30cm
9 - a) -2m
10 – a) 0,88
2
3-D
4-D
5-D
b) 2,10 g/cm3
b) afastar
c) 0,25
b) 30cm
c) -19,5cm
d) 1,3
b) virtual, direita
c) 0,2
b) senθi = 0,87/ (0,99)i c) 15
Lista de Ondulatória
1. (UFJF 2002) Dentre as afirmativas abaixo, sobre
ondas eletromagnéticas, assinale a CORRETA:
a) A luz solar, ao incidir frontalmente na janela
escancarada do seu quarto, sofre difração.
b) Uma lupa forma imagem real e invertida.
c) Ondas eletromagnéticas emitidas por duas fontes
puntiformes não sofrem interferência em qualquer
situação.
d) Uma onda eletromagnética é constituída por
campos elétrico e magnético que oscilam
perpendicularmente à direção de sua propagação.
e) A velocidade de propagação de uma onda
eletromagnética aumenta quando ela passa de um
meio menos refringente para outro mais refringente.
4. (UFJF 2007) No passado, durante uma
tempestade, as pessoas costumavam dizer que um
raio havia caído distante, se o trovão devido a ele
fosse ouvido muito tempo depois; ou que teria caído
perto, caso acontecesse o contrário. Do ponto de
vista da Física, essa afirmação está fundamentada
no fato de, no ar, a velocidade do som:
a) variar como uma função da velocidade da luz.
b) ser muito maior que a da luz.
c) ser a mesma que a da luz.
d) variar com o inverso do quadrado da distância.
e) ser muito menor que a da luz.
5. (UFJF 2007) Sabe-se que a velocidade de
propagação de uma onda eletromagnética depende
do meio em que a mesma se propaga. Assim
sendo,
pode-se
afirmar
que
uma
onda
eletromagnética na região do visível, ao mudar de
um meio para outro:
a) tem a velocidade de propagação alterada, bem
como a sua freqüência.
b) tem a sua cor alterada, permanecendo com a
mesma freqüência.
c) tem a velocidade de propagação alterada, bem
como a freqüência e o comprimento de onda.
d) tem a velocidade de propagação alterada, bem
como o seu comprimento de onda.
e) tem a sua cor inalterada, permanecendo com o
mesmo comprimento de onda.
2. (UFJF 2003) A figura abaixo representa um tubo
contendo um determinado gás em diferentes
instantes, indicados no lado direito. As bolinhas
brancas simbolizam as moléculas do gás. Vemos,
pelos desenhos, que existem pontos onde há uma
maior concentração do gás e outros onde há uma
maior rarefação do gás. Com base nisso, a
velocidade da onda sonora que se propaga dentro
do tubo é:
6. (UFJF 2008) Um pescador P, ao se aproximar da
linha da costa com seu barco, aciona a buzina para
avisar que está chegando. Sua direção de
deslocamento está alinhada com o ancoradouro
onde se encontra um companheiro C (conforme a
figura a seguir). A freqüência do som ouvido pelo
pescador P é fp e as freqüências dos sons ouvidos
pelas pessoas A, B e C são, respectivamente, fA, fB
e fC no instante mostrado. Podemos afirmar que:
a) 340 m/s.
b) 360 m/s.
c) 280 m/s.
d) 250 m/s.
e) 300 m/s.
3. (UFJF 2006) Considerando que a velocidade do
som no ar é igual a 340 m/s e que o canal auditivo
humano pode ser comparado a um tubo de órgão
com uma extremidade aberta e a outra fechada,
qual deveria ser o comprimento do canal auditivo
para que a freqüência fundamental de uma onda
sonora estacionária nele produzida seja de 3.400
Hz?
a) 2,5 m
b) 2,5 cm
c) 0,25 cm
d) 0,10 m
e) 0,10 cm
a) fp < fA < fB < fC
b) fp = fC < fA < fB
c) fp > fC > fB >fA
d) fp > fA > fB > fC
e) fp < fA = fB = fC
3
7. (UFJF 2009) A figura ao lado mostra três massas
penduradas por fios presos ao teto. As massas
serão postas para oscilar e se movimentarão como
pêndulos simples. No pêndulo 1, da esquerda, o
comprimento do fio é L e a massa é m. No pêndulo
2, do meio, o comprimento é L, mas a massa é 2m.
No pêndulo 3, da direita, o comprimento é 2L e a
massa é 2m. Assinale a alternativa CORRETA,
quanto ao período de cada pêndulo:
9. (UFJF 2008) Uma pessoa deixa uma moeda cair,
e, então, ouve-se o barulho do choque dela com o
piso. Sabe-se que a massa da moeda é de 12,6 g
(12,6 ≈ 4π) e que cai de uma altura de 2 m.
a) Calcular a energia cinética com que a moeda
chega ao piso.
b) No primeiro toque com o piso, 0,05% da energia
da moeda é convertida em um pulso sonoro que
dura 0,1 segundo. Calcular a potência do pulso
sonoro.
c) Supondo-se que a propagação das ondas seja a
mesma em todas as direções e que, para se ouvir o
barulho, a intensidade sonora no local deva ser no
mínimo 10-8 W/m2, calcular a distância máxima em
que se pode ouvir a queda.
10. (UFJF 2009) O comandante de um porta-aviões
tem como missão investigar qual a profundidade do
mar em determinado local. Para tanto, envia um
helicóptero munido de um sonar para esse local. O
sonar, posicionado pelo helicóptero a uma altura de
68 m acima do nível da água do mar, emite uma
onda sonora de alta freqüência, de comprimento de
onda de 0,85 cm no ar, que leva 1 segundo desde
sua emissão até sua recepção de volta no ponto de
onde foi emitida, depois de ter sido refletida pelo
fundo do mar. O som se propaga a 340 m/s no ar e
a 1400 m/s na água do mar.
a) Calcule a freqüência do sinal emitido pelo sonar
no ar e o comprimento de onda do sinal emitido pelo
sonar na água do mar.
b) Calcule a profundidade do mar nesse local.
c) A onda sonora emitida pelo sonar é uma onda
mecânica ou eletromagnética? Justifique.
a) Os três períodos serão distintos entre si.
b) Os períodos dos pêndulos 1 e 2 serão iguais, e
diferentes do período do pêndulo 3.
c) Os períodos dos pêndulos 1 e 3 serão iguais, e
diferentes do período do pêndulo 2.
d) Os períodos dos pêndulos 2 e 3 serão iguais, e
diferentes do período do pêndulo 1.
e) Todos os pêndulos terão o mesmo período.
8. (UFJF 2007) Um alarme de segurança, que está
fixo, é acionado, produzindo um som com uma
freqüência de 735 Hz. Considere a velocidade do
som no ar como sendo de 343 m/s. Quando uma
pessoa dirige um carro em direção ao alarme e
depois se afasta dele com a mesma velocidade,
observa uma mudança na freqüência de 78,4 Hz.
a) A freqüência ouvida pela pessoa quando ela se
aproxima da sirene, é maior ou menor do que
ouviria se ela estivesse parada? Justifique.
b) Qual é o módulo da velocidade do carro?
Gabarito
1-D 2-E 3-B 4-E 5-D
8 – a) maior
b) 18 m/s
9 – a) 25,2.10-2 J
b) 12,6.10-4W
10 – a) 40.000Hz e 3,5cm b) 420m
4
6-A
7-B
c) 100m
c) mecânica
Lista de Física Moderna
1. (PISM III 2002-2004) O dispositivo abaixo mostra
o diagrama de uma fotocélula (dispositivo que
emprega o efeito fotoelétrico para converter um
sinal luminoso em uma corrente elétrica) mantida
sempre a uma ddp constante V0.
3. (PISM III 2003-2005) O ano de 1905 é
considerado o “ano miraculoso” de Albert Einstein
(1879-1955), devido aos importantes trabalhos que
publicou neste ano. Embora Einstein seja
popularmente conhecido pelas suas fundamentais
contribuições à Teoria da Relatividade, ele foi
agraciado com o prêmio Nobel de Física, em 1921,
graças às suas contribuições à Física Teórica e,
especialmente, por sua descoberta da lei do efeito
fotoelétrico. Qual das alternativas abaixo descreve
corretamente o efeito fotoelétrico?
a) Choque elástico entre partículas leves e núcleos
b) Emissão de elétrons da superfície de um metal
por incidência de radiação ultravioleta
c) Produção de luz por modificação energética de
um sistema atômico
d) Produção de raios X quando há choque de
elétrons em uma placa de metal
e) Produção de fótons com a carga do elétron
Variando-se a freqüência e a intensidade da luz e
sabendo-se que existe uma freqüência limiar,
abaixo da qual não ocorre o efeito fotoelétrico,
pode-se afirmar que a corrente elétrica, medida pelo
amperímetro A:
a) será maior, se acima da freqüência limiar
diminuirmos a intensidade da luz.
b) será maior, se abaixo da freqüência limiar
diminuirmos a intensidade da luz.
c) será maior, se acima da freqüência limiar
aumentarmos a intensidade da luz.
d) será menor, se acima da freqüência limiar
aumentarmos a intensidade da luz.
e) depende apenas de V0 e R.
4. (UFJF 2006) Em 1905, Einstein postulou a
quantização da energia da radiação, isto é, que a
energia radiante é concentrada em pacotes, que
foram chamados, mais tarde, de fótons. Considere
que um fóton tem energia Eo e um elétron tem
energia cinética com o mesmo valor. Sendo h a
constante de Planck; c, a velocidade da luz no
vácuo e m, a massa do elétron, quais são,
respectivamente, os comprimentos de onda do
fóton e do elétron?
a) hc/E0 e h(2mE0)1/2
b) hc/E0 e h/(2mE0)1/2
c) E0/hc e h/(2mE0)1/2
d) E0/hc e h(2mE0)1/2
e) h/(2mE0)1/2 e hc/E0
2. (UFJF 2008) W. Hallwachs (1871) observou o
seguinte efeito com uma placa de zinco inicialmente
neutra, conectada com um eletroscópio: quando a
placa era iluminada com luz ultravioleta de
freqüência f e intensidade I, ela se carregava
positivamente até um certo potencial máximo U.
Repetindo-se a experiência, variando-se f ou I (e
deixando-se a outra grandeza constante), observase o seguinte:
a) Entre o começo de iluminação da placa com luz e
o começo de aumento do potencial (de zero até U),
passa-se um certo tempo, dependente da
intensidade I, suficiente para os elétrons ganharem
a energia necessária para sair da placa.
b) Aumentando-se a intensidade I, o potencial
máximo U aumenta.
c) Aumentando-se a freqüência f, o potencial
máximo U fica constante.
d) Diminuindo-se a freqüência f continuamente até
zero, o efeito permanece para todas as freqüências
f maiores do que zero.
e) Diminuindo-se a freqüência f continuamente até
zero, o efeito permanece só para freqüências
maiores do que uma freqüência limite flim e é
ausente para freqüências entre flim e zero.
5. (PISMIII 2002-2004) Considere um observador
numa nave espacial que viaja com uma velocidade
de módulo v em relação a um referencial fixo na
Terra. Conforme ilustra a figura ao lado, a nave está
indo de encontro a um pulso luminoso, que viaja
com velocidade de módulo c em relação a um
referencial fixo na Terra.
Podemos afirmar que, para o observador em um
referencial fixo na nave, o módulo da velocidade do
pulso será:
a) c/2.
b) c + v.
c) c – v.
d) v – c.
e) c.
5
6. (UFJF 2007) Sendo h a constante de Planck e
supondo a ocorrência da transição eletrônica de um
elétron que se encontra num orbital atômico com
energia Ex para outro com energia Ey (Ex > Ey), pode
se afirmar que, nesta transição:
a) há a emissão de radiação com frequência f = (Ex
– Ey)/h
b) há a absorção de radiação com frequência f =
(Ey – Ex)h
c) há a absorção de radiação com frequência f =
Ex/h
d) há a emissão de radiação com frequência f = E x/h
e) há tanto a emissão de radiação com frequência f
= (Ex – Ey)/h, quanto a absorção de radiação com
frequência f = (Ey – Ex)/h
9. (UFJF 2002) Na figura abaixo está representado
um aparato experimental, bastante simplificado,
para a produção de raios X. Nele, elétrons, com
carga elétrica q = - 1,6 x 10-19 C, partem do repouso
da placa S1 e são acelerados, na região entre as
placas S1 e S2, por um campo elétrico uniforme, de
módulo E = 8 x 104 V/m, que aponta de S2 para S1.
A separação entre as placas é d = 2 x 10-1 m. Ao
passar pela pequena fenda da placa S2, eles
penetram em uma região com campo elétrico nulo e
chocam-se com a placa A, emitindo então os raios
X.
7. (UFJF 2002) O modelo atômico de Bohr,
aperfeiçoado por Sommerfeld, prevê órbitas
elípticas para os elétrons em torno do núcleo, como
num sistema planetário. A afirmação “um elétron
encontra-se exatamente na posição de menor
distância ao núcleo (periélio) com velocidade
exatamente igual a 107 m/s” é correta do ponto de
vista do modelo de Bohr, mas viola o princípio:
a) da relatividade restrita de Einstein.
b) da conservação da energia.
c) de Pascal.
d) da incerteza de Heisenberg.
e) da conservação de momento linear.
a) Calcule a diferença de potencial U2 – U1 entre as
placas S2 e S1.
b) Calcule a energia cinética com que cada elétron
passa pela fenda da placa S2.
c) Suponha que toda a energia cinética de um
determinado elétron seja utilizada para a produção
de um único fóton de raio X. Usando a constante de
Planck h = 6,7 x 10-34 J/s, calcule qual a freqüência
deste fóton.
8. (UFJF 2009) Fótons de raios X, com energias da
ordem de 1,98.1015 J , são utilizados em
experimentos de difração com cristais. Nesses
experimentos, o espaçamento entre os átomos do
cristal é da ordem do comprimento de onda dos
raios X. Em 1924, Louis de Broglie apresentou a
teoria de que a matéria possuía tanto características
corpusculares como ondulatórias. A teoria de Louis
de Broglie foi comprovada por um experimento de
difração com cristais, utilizando-se um feixe de
elétrons no lugar de um feixe de raios X. Considere:
a constante de Planck h = 6,60.10-34 J.s ; a
velocidade da luz no vácuo c = 3,00.108 m/s; massa
do elétron m = 9,10.10-31 kg e 1eV = 1,60.10-19 J .
a) Calcule o valor do espaçamento entre os átomos
do cristal, supondo que o valor do espaçamento é
igual ao comprimento de onda dos raios X com
energia de 1,98.10-15 J.
b) Calcule o valor da quantidade de movimento dos
elétrons utilizados no experimento de difração com
o cristal, cujo espaçamento entre os átomos foi
determinado no item anterior. Despreze os efeitos
relativísticos no movimento dos elétrons.
c) Calcule o valor aproximado da energia cinética
dos elétrons, em eletron-volts, neste experimento.
10. (UFJF 2005) Segundo o modelo de Bohr, as
energias possíveis dos estados que o elétron pode
ocupar no átomo de hidrogênio são dadas
aproximadamente por En 
k
, onde K = 13,6 eV e
n2
sendo n um número inteiro positivo diferente de zero
(n = 1, 2, 3....). O eV (elétron-Volt) é uma unidade
de energia utilizada em Física Atômica que
corresponde à energia adquirida por um elétron
quando acelerado por uma diferença de potencial
de 1 Volt.
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a) Calcule a energia necessária (em eV) para o
elétron passar do estado fundamental para o
primeiro estado excitado no átomo de hidrogênio.
emitido, quando o elétron retorna ao estado
fundamental.
11 - O átomo de hidrogênio é composto por um
próton e um elétron. No estado fundamental, a
energia de ligação entre eles é de -13,60 eV. A
energia de ligação do primeiro estado excitado é 3,40 eV, e a do segundo é -1,50 eV, conforme
representado na figura A. Considere que o elétron
esteja no segundo estado excitado. Para decair
para o estado fundamental, ele emitirá fótons. A
figura B representa linhas de espectro de emissão
do átomo de hidrogênio, com os respectivos valores
de energia indicados. Quais linhas podem aparecer
nesse decaimento?
Gabarito
1–C
2–E
3–B
4–B
5–E
6–A
7–D
8 – a) 10-10 m b) 6,60.10-24 kg.m/s
c) 150 eV
9 – a) 1,6.104 V b) 2,56.10-15 J c) 3,8.1018 Hz
10 – a) 10,2 eV
b) 1,2.10-7 m
11 – 12,10 eV, 10,20 eV e 1,90 eV.
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