Física III vol.4
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Resoluções de Exercícios FÍSICA III 01 D Capítulo 13 Sistemas Ópticos Reflexivos Dados: Para podermos determinar a alternativa correta, devemos determinar p’, p e R. Equação de Gauss: 01 A) Imagem real, puntiforme no foco. Convenção de sinais: que a imagem será virtual. menor que o objeto. Para um objeto real uma imagem virtual e menor somente será obtida em um espelho convexo (foco virtual). B) Imagem real, menor e localizada entre o centro e o foco. (imagem virtual) 02 C C) Imagem real, maior e localizada além do centro. -se que a imagem projetada é real e invertida, temos: Da Equação de Gauss, vem: D) Imagem imprópria (no infinito). E) Imagem virtual, direita e maior. 01 C Os espelhos concentram a energia na torre para possibilitar a geração de energia elétrica com maior velocidade. 02 C F) Imagem virtual, direita e menor. lhos juntos simulam o funcionamento de um grande espelho côncavo. 01 B FÍSICA III O aquecimento será maior no foco, logo em P , e gradativamente menor à medida em que nos afastamos do foco. P3 e P são equidistantes do foco e logo estarão na mesma temperatura. Temperatura esta maior que P2, que por sua vez é maior que P1. Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 19 01 C I. Correta. II. Correta. III. Errada. Todo raio, que incide paralelo ao eixo principal, reflete-se na direção do foco. 07 A Objetos colocados entre o foco e o vértice receberão imagens virtuais, direitas e maiores. Observe a figura a seguir. 02 A A imagem será virtual nos casos I, IV e V. Caso I: 08 C De acordo com as medidas dadas, temos que a distância focal do espelho é igual a 1 m o objeto está entre o foco e o vértice do espelho côncavo. Observe o esquema a seguir. Caso IV: Caso V: 03 C incide nesse espelho passa pelo centro de curvatura desse espelho. O A imagem do espelho côncavo será refletida pelo espelho plano. O espelho plano não altera as dimensões da imagem. Troca, apenas, o lado esquerdo pelo direito (enantiomorfa). o raio que incide nesse espelho passa pelo foco. 04 D Analisando a figura dada, notamos que a imagem do objeto real está invertida e ampliada. Esse caso só acontece para um espelho esférico côncavo, quando o objeto está entre o centro de curvatura (C) e o foco (F), como ilustra a figura a seguir. 09 D Para o filamento I no foco, temos: 05 C Observe o esquema a seguir que mostra a imagem conjugada por um espelho convexo: Para o filamento II entre o foco e o vértice, temos: Observe que a imagem formada pelo espelho convexo é menor que - 10 B Dados: confundida com a visão de algo que está distante. 06 C No espelho esférico convexo, a imagem de um objeto real é sempre: virtual (atrás do espelho), direita e menor, situada entre o foco e o vértice. Observe a figura a seguir. 20 Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 FÍSICA III 04 B devem ser paralelos. Dessa forma os raios refletidos devem convergir 05 E O artista precisa de uma imagem virtual, direita e maior, que só é obtida num espelho CÔNCAVO, com o objeto posicionado entre o foco e o vértice deste, portanto, das opções oferecidas, somente a E seria adequada. 06 A 01 E Dados: que ele está sobre o centro de curvatura, ou seja, o raio do espelho é 07 D A imagem virtual, direita e menor, por si só já aponta para um espelho convexo. Confirmando com o cálculo: Dados: 02 C Dados: f 08 C Dados: O sinal negativo deve-se ao fato do espelho ser convexo. 09 B Dados: 03 D Dados: 10 A Na equação da ampliação, desconsideramos os sinais, pois trata-se de uma mera semelhança de triângulos: FÍSICA III Dados: Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 21 Aplicando a equação de Gauss para o objeto A, temos: Aplicando a equação de Gauss para o objeto B, temos: 01 A) Imagem real, puntiforme em F’. Pela figura: B) Imagem real, invertida, menor e entre F’ e A’. Capítulo 14 Sistemas Ópticos Refrativos C) Imagem real, invertida, maior e além de A’. 01 E no meio mais refringente, ele vê a imagem do objeto mais próxima ao laser, Marcos deverá apontá-lo para a imagem, pois quando a luz do laser entrar na água, aproxima da normal e chega ao ponto B. Observe as figuras a seguir. D) Imagem imprópria (no infinito). Trajetória da luz que sai do peixe e chega em Marcos. E) Imagem virtual, direita e maior. Trajetória da luz que sai do laser e chega ao peixe. 02 E Observe a figura a seguir: F) Imagem virtual, direita e menor. 22 Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 FÍSICA III 02 D 01 E Hipermetropia Falta de convergência da córnea lentes convergentes. Miopia Excesso de convergência da córnea lentes divergentes. Astigmatismo Correção com lentes cilíndricas. Correção com Correção com Os raios luminosos que saem do lápis sofrem refração ante de chegarem aos nossos olhos. Isso faz com que vejamos uma imagem do lápis, proporcionada pela refração. 03 A Apenas o raio refratado vindo do peixe M será visto pelo observador. Os raios refratados que foram emitidos pelos outros peixes passam abaixo da posição do observador. Observe a figura a seguir. 02 D Na fase de envelhecimento, o globo ocular não consegue mais acomodar a fim de formar imagens que sejam projetadas na retina, quando objetos reais são dispostos próximos, conforme indica o esquema: Sintoma semelhante têm as pessoas hipermétropes. Tanto a presbiopia quanto a hipermetropia podem ser corrigidas pelo uso de lentes convergentes. 04 B Observe a figura a seguir. 03 E O olho humano é um instrumento ótico muito importante. Ele apresenta uma lente biconvexa, denominada cristalino, situada na região anterior do globo ocular. As sensações luminosas recebidas pela retina na frente da retina, uma pessoa tem o olho míope e necessita usar lente divergente para a correção da visão. Como os raios luminosos emitidos pelo mosquito aproximam da normal ao entrar na água, o peixe observará uma imagem do mosquito na posição K. 05 A A figura mostra o trajeto de um raio luminoso que sai do cão e chega ao peixe: 01 D Para corrigir a miopia cirurgicamente, é necessário diminuir a curvatura da córnea, ou seja, é preciso aumentar o raio R1. Caso a opção seja pelos óculos, eles deverão ter lentes divergentes. A figura mostra o trajeto de um raio luminoso que sai do peixe e chega ao cão. 01 C O observador enxerga como se o raio que chegou ao olho dele não sofresse desvio. Observe a figura. Como a imagem é obtida pelo prolongamento do raio refratado, devemos classificá-la como virtual. FÍSICA III 06 D A figura mostra um raio refletido pelo peixe, que atinge o olho do observador. Ao refratar-se da água para o ar, ele sofre desvio em sua trajetória. O observador vê a imagem do peixe acima de sua posição real, portanto, se quiser acertar, tem que atirar abaixo da posição aparente. Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 23 Para a garrafa dentro da água, temos uma imagem obtida pela refração. Essa imagem fica mais próxima da superfície, dando a ideia de que a garraga é menor. Observe a figura a seguir. 01 A 07 B Imaginemos que o papel seja um objeto dentro do vidro a 3 cm de profundidade. Observe a figura a seguir. A primeira lente de bordos delgados é a biconvexa e a primeira lente de bordos espessos é a bicôncava. 02 B Observe a figura a seguir. Dados: 03 B índice de refração do meio. Nessa condição, todas as lentes de bordos 08 C Dados: 04 A Se n1 > n2, a lente 1 (bordas finas) é convergente e a lente 2 (bordas grossas) é divergente. Caso n1 < n2, a primeira passa a ser divergente e a segunda, convergente. 05 B 09 D A criança que olha apenas uma face do aquário verá apenas uma imagem do peixe. A criança que olha duas faces do espelho verá duas imagens do mesmo peixe. Observe a figura a seguir. A lupa é uma lente convergente, que nos dá imagens virtuais, direitas e maiores de objetos posicionados dentro de sua distância focal. Observe a figura a seguir. 06 B Os raios solares, praticamente paralelos, convergem para o foco da lente, que deve estar sobre as provas. Observe a figura a seguir. 10 D Para a garrafa fora da água, a superfície da água funciona como um espelho plano. Nesse caso o objeto e a imagem devem ser simétricos em relação ao espelho, sem alteração de tamanho. Observe a figura a seguir. 24 Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 FÍSICA III 07 C 04 B Enquanto a lente continuar no mesmo meio e com o mesmo formato, seu funcionamento não se altera, independente do sentido de propagação da luz. 08 B Dados: (abertura) aumenta, graças à diminuição da íris, para que os olhos recebam maior luminosidade. Paralelamente para focalizar um objeto mais próximo, os músculos ciliares se contraem, aumentando a curvatura e a convergência do cristalino, diminuindo a sua distância focal para que a imagem caia na retina. 05 A A imagem dos olhos do professor Elmo é virtual, direita e MAIOR. A lente capaz de produzir esse tipo de imagem (para um objeto real) é convergente, conforme o esquema, sendo F e F’ os focos da lente. 06 B Se ele usa lente convergente, o sistema óptico formado somente pelo seu olho não está dando aos raios convergência suficiente para focalizá-los na retina. Isso significa que, quando sem óculos, a imagem está se formando depois da retina, conforme ilustra o esquema. 09 D Dados: 07 E O primeiro par de óculos produz uma imagem virtual, direita e menor que o objeto. Isso significa que a lente é do tipo divergente, usada para correção de miopia. O segundo par também faz uma imagem virtual e direita, mas agora maior que o objeto, indicando assim que se trata de uma lente convergente, usada para correção de hipermetropia. Isso já define a alternativa E. O terceiro par promove a distorção de linhas que caracteriza uma lente cilíndrica usada para a correção do astigmatismo. 10 B Dados: 08 C Para uma justaposição de lentes, temos: corrigir o problema com uma lente convergente. O globo ocular B com uma lente divergente. 09 B De acordo com o enunciado, Machado de Assis era míope e só enxergava objetos que estivessem localizados a, no máximo, 2 m de distância (ponto remoto). Como a correção da miopia se faz através da utilização de lentes 01 E I. Correta. II. Correta. III. Errada lentes do olho formam uma imagem antes da retina. Para diminuir a convergência das lentes do olho, devemos usar lentes divergentes. IV. Correta. 02 A A indicação de lente cilíndrica para o olho direito permite concluir que José tem astigmatismo nesse olho. A indicação de lente esférica com convergência negativa (lente divergente) para os dois olhos permite concluir que José é míope nos dois olhos. A indicação de lente com convergência positiva (lente convergente) para os dois olhos junto ao fato de José já ser míope, permite concluir que ele tem presbiopia nos dois olhos. Ele não pode ter hipermetropia, pois é míope. 03 A dos pontos conjugados, tem-se: 10 C Os defeitos da visão que atrapalham apenas a visão de objetos próximos são a hipermetropia e a presbiopia. Entre as opções dadas temos apenas a hipermetropia. Para calcular a distância mínima de visão distinta para esse olho (ponto próximo do hipermétrope) observe o esquema a seguir. O comportamento descrito caracteriza a miopia e pede correção com lentes divergentes. FÍSICA III Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 25 Dados: 01 C Dados: Capítulo 15 Instrumentos Ópticos temos: 02 D 01 D Um microscópio composto é constituído de duas lentes convergentes e tem como objetivo a ampliação. Observe a figura a seguir. Dados: p p p p p p 03 A Observe a pergunta. Ele deseja a distância entre o slide e a tela. Veja a figura a seguir. 02 A Pela figura podemos observar que os raios luminosos tornam-se convergente. Podemos observar que um raio que incide na lente Y, paralelo ao eixo principal, curva em direção ao eixo após passar pela Pela figura podemos observar que a distância pedida será: O enunciado forneceu as seguintes informações: 01 B A) Errada. A luz é uma onda transversal. B) Correta. ATotal A2. 1 C) Errada. A imagem I1 é formada pelos raios emergentes da lente 1, D) Errada. I2 é invertida em relação a O. E) Errada. A imagem I2 é obtida a partir do prolongamento dos raios 02 A Para acharmos p e p’, devemos trabalhar com as duas equações: p Como a imagem é projetada na tela e obtida pelos próprios raios que saíram da lente (sem prolongamentos), podemos afirmar que a p na Equação de Gauss. Observe: A seguir apresentamos uma figura de uma lente com um objeto real colocado entre o foco e o ponto antiprincipal objeto: Como p p p p A distância d será: d 26 Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 FÍSICA III Espelho primário: 04 A No ar, lentes de bordas finas (biconvexa, plano-convexa ou côncavo-convexa) são convergentes e lentes de bordas grossas (bicôncava, plano-côncava ou convexo-côncava) são divergentes. 05 C Observe a figura a seguir. Espelho secundário: O objeto à esquerda é maior que a imagem no filme (à direita) e, por isso, deve estar a uma distância da lente maior que a imagem, que também é invertida. Observe também que tanto o objeto e a imagem estão fora da distância focal. 06 B A linha tracejada indica a posição do foco da objetiva pois corresponde à posição da imagem conjugada para um objeto muito distante. Observe que a imagem real do espelho primário servirá de objeto virtual para o espelho secundário. do outro lado e permanece invertida. 07 B 01 A Observe a figura a seguir. A objetiva produz uma imagem (Iobjetiva) real, invertida em relação ao objeto, ao passo que a ocular produz uma imagem (I ocular) que é virtual e direita em relação a I1. 02 C Dados: 08 C A objetiva é uma lente convergente (V > 0). Para produzir imagens reais sobre o filme, seu foco deve estar antes dele (f Pela figura concluímos que os raios que saem do espelho 1 são paralelos ao eixo principal. Nesse caso os raios incidentes nesse espelho incidiram na direção do foco (F M). Dessa forma a distância SM será: Portanto, servirão lentes com C 09 A De acordo com o enunciado, a lente plano-convexa apresenta as seguintes características: Também pela figura podemos observar que os raios que incidem no espelho 2 refletem sobre si mesmo. Nesse caso o raio incidente ao espelho 2 incidiu na direção do centro do espelho 2. Dessa forma a distância SN será: 03 B A luz, que é emitida pelo peixe, deverá passar do meio mais refringente que chega ao observador sofre um desvio angular. Esse desvio faz com que o observador veja uma imagem do peixe acima da posição real em que este se encontra. Observe a figura. Procedendo-se às substituições numéricas na equação fornecida, tem-se: 10 D Ponto objeto: Ponto formado pelo encontro dos raios incidentes Ponto imagem: Ponto formado pelo encontro dos raios emergentes do sistema. Para avaliarmos os pontos objeto e imagem, devemos analisar cada sistema separadamente. FÍSICA III Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 27 04 D 09 D devem aproximar-se do eixo da lente. Isso não ocorre na figura D. Observe a figura a seguir. Para um objeto muito distante, a imagem se forma sobre o plano focal do olho reduzido. Em um olho emétrope, essa imagem se forma sobre ter uma nova distância focal (f’) dada pela Equação da Conjugação de Gauss: 10 D Pela figura do olho de Sílvia podemos observar que seu olho apresenta 05 B Observe a figura a seguir. Nela são mostradas a trajetória ideal dos raios, fazendo com que todos os raios que emergem da lente sejam paralelos. divergentes. Pela figura do olho de Paula podemos observar que seu olho apresenta convergentes. Observe que os raios que refletem no espelho se refletem sobre si mesmos. Para que tal comportamento seja possível, a lâmpada será colocada sobre o centro de curvatura do espelho. Os raios que emerpelo foco objeto da lente. 06 A Dados: Para uma justaposição temos: 07 B Dados: 08 C (quando este é real), em relação à lente, quando a imagem é virtual. Portanto, na equação dos pontos conjugados de Gauss: Dessa forma, da equação do aumento linear transversal: 28 Ciências da Natureza e suas Tecnologias FÍSICA – Volume 04 FÍSICA III
