lista de óptica #1 – conceitos iniciais

LISTA DE ÓPTICA #1 – Prof. Marcelo Boaro
CONCEITOS INICIAIS
1. (FUVEST) Astrônomos observaram que a nossa galáxia, a Via Láctea, está a 2,5 x 106 anos-luz de Andrômeda, a
galáxia mais próxima da nossa. Com base nessa informação, estudantes em uma sala de aula afirmaram o seguinte:
I. A distância entre a Via Láctea e Andrômeda é de 2,5 milhões de km.
II. A distância entre a Via Láctea e Andrômeda é maior que 2 x 1019 km.
III. A luz proveniente de Andrômeda leva 2,5 milhões de anos para chegar à Via Láctea.
Dado: 1 ano tem aproximadamente 3 x 107s
Está correto apenas o que se afirma em
a) I.
b) II.
c) III
d) I e III.
e) II e III.
2. (ENEM) SEU OLHAR
(Gilberto Gil, 1984)
Na eternidade
Eu quisera ter
Tantos anos-luz
Quantos fosse precisar
Pra cruzar o túnel
Do tempo do seu olhar
Gilberto Gil usa na letra da música a palavra composta anos-luz. O sentido prático, em geral, não é obrigatoriamente
o mesmo que na ciência. Na Física, um ano luz é uma medida que relaciona a velocidade da luz e o tempo de um ano
e que, portanto, se refere a
a) tempo.
b) aceleração.
c) distância.
d) velocidade.
e) luminosidade.
3. (Fuvest) Suponha que exista um outro universo no qual há um planeta parecido com o nosso, com a diferença de
que a luz visível que o ilumina é monocromática. Um fenômeno ótico causado por esta luz, que não seria observado
neste planeta, seria:
a) a refração.
b) a reflexão.
c) a difração.
d) o arco-íris.
e) a sombra.
4. (FEI) No vácuo, qual é a distância aproximada percorrida pela luz, em 1 minuto?
a) 3 × 105 km
b) 18 × 105 km c) 3 × 105 m
d) 1,8 × 1010 m e) 6 × 106 km
5. (FEI) A luz solar se propaga e atravessa um meio translúcido. Qual das alternativas a seguir representa o que
acontece com a propagação dos raios de luz?
6. (UFES) Um objeto amarelo, quando observado em uma sala iluminada com luz monocromática azul, será visto
a) amarelo.
b) azul.
c) preto.
d) violeta.
e) vermelho.
7. (UFMG) Marília e Dirceu estão em uma praça iluminada por uma única lâmpada.
Assinale a alternativa em que estão CORRETAMENTE representados os feixes de luz que permitem a Dirceu ver
Marília.
a)
b)
c)
d)
8. (Mack) Os objetos A e B, quando iluminados pela luz solar, apresentam, respectivamente, as cores vermelha e
branca. Esses objetos, ao serem iluminados somente pela luz de uma lâmpada de sódio, que emite apenas a luz
monocromática amarela, serão vistos, respectivamente, com as cores:
a) vermelha e branca.
b) laranja e amarela.
c) vermelha e preta.
d) preta e amarela.
e) branca e preta.
9. (Fuvest) Admita que o Sol deixasse de emitir luz, ou seja, “apagasse”. Qual (is) corpo (s) seria (m) visto(s) por um
eventual sobrevivente na Terra, olhando para o céu sem nuvens ?
a) somente a Lua
b) a Lua e as estrelas
d) os planetas e a Lua
e) somente as estrelas
c) somente os planetas
10. (Uniube) Uma sala está iluminada por uma luz amarela monocromática. Se uma pessoa entrar na sala vestindo
uma camisa branca e uma calça azul, as cores da roupa, vistas dentro da sala, serão
a) camisa amarela e calça preta.
b) camisa amarela e calça verde.
c) camisa preta e calça preta.
d) camisa preta e calça verde.
11. (Unifesp) A foto, tirada da Terra, mostra uma seqüência de 12 instantâneos do trânsito de Vênus em frente ao
Sol, ocorrido no dia 8 de junho de 2004.
O intervalo entre esses instantâneos foi, aproximadamente, de 34 min.
a) Qual a distância percorrida por Vênus, em sua órbita, durante todo o transcorrer desse fenômeno? Dados:
velocidade orbital média de Vênus: 35 km/s; distância de Vênus à Terra durante o fenômeno: 4,2 × 1010 m; distância
média do Sol à Terra: 1,5 × 1011 m.
b) Sabe-se que o diâmetro do Sol é cerca de 110 vezes maior do que o diâmetro de Vênus. No entanto, em fotos
como essa que mostram a silhueta de Vênus diante do Sol, o diâmetro do Sol parece ser aproximadamente 30 vezes
maior. Justifique baseado em princípios e conceitos da óptica geométrica, o porquê dessa discrepância.
12. (Fuvest) Um jovem, em uma praia do Nordeste, vê a Lua a Leste, próxima ao mar.
Ele observa que a Lua apresenta sua metade superior iluminada, enquanto a metade inferior permanece escura. Essa
mesma situação vista do espaço, a partir de um satélite artificial da Terra, que se encontra no prolongamento do eixo
que passa pelos pólos, está esquematizada (parcialmente) na figura, onde J é a posição do jovem.
Pode-se concluir que, nesse momento, a direção dos raios solares que se dirigem para a Terra é melhor representada
por:
a) A
b) B
c) C
d) D
e) E
13. (VUNESP) Um professor de física propôs aos seus alunos que idealizassem uma experiência relativa ao fenômeno
luminoso. Pediu para que eles se imaginassem numa sala completamente escura, sem qualquer material em
suspensão no ar e cujas paredes foram pintadas com uma tinta preta ideal, capaz de absorver toda a luz que incidisse
sobre ela. Em uma das paredes da sala, os alunos deveriam imaginar uma fonte de luz emitindo um único raio de luz
branca que incidisse obliquamente em um extenso espelho plano ideal, capaz de refletir toda a luz nele incidente,
fixado na parede oposta àquela na qual o estudante estaria encostado (observe a figura).
Se tal experiência pudesse ser realizada nas condições ideais propostas pelo professor, o estudante dentro da sala
a) enxergaria somente o raio de luz.
b) enxergaria somente a fonte de luz.
c) não enxergaria nem o espelho, nem o raio de luz.
d) enxergaria somente o espelho em toda sua extensão.
e) enxergaria o espelho em toda sua extensão e também o raio de luz.
GABARITO:
1. Alternativa: E
2. Alternativa: C
3. Alternativa: D
4. Alternativa: D
5. Alternativa: A
6. Alternativa: C
7. Alternativa: A
8. Alternativa: D
9. Alternativa: E
10. Alternativa: A
11. a) S = 785.400 km
b) Vênus está mais perto da Terra e portanto, seu tamanho aparente é maior que o tamanho real.
12. Alternativa: A
13. Alternativa: C
ÓPTICA – SOMBRA e PENUMBRA
1. (UFPR) Um estudante precisa conhecer a altura de um edifício localizado no bairro Caiobá, em Matinhos/PR. Esse
edifício encontra-se fechado, pois é uma época de baixa temporada nas praias e não há moradores fixos. De acordo
com os conceitos da óptica geométrica, medindo-se simultaneamente as sombras de um poste de 5 m de altura e do
edifício tem-se respectivamente 2 m e 10 m. Dessa forma, a altura do edifício é:
a) 12 m.
b) 20 m.
c) 35 m.
d) 25 m.
e) 18 m.
2. (Uneb) Numa sala existe uma mesa redonda, de 1,0 m de altura, cujo centro está na mesma vertical da lâmpada
que ilumina o ambiente. A lâmpada está 1,0 m acima do tampo da mesa que tem 1,5 m de diâmetro. O diâmetro da
sombra que a mesa projeta no piso da sala é, em metros, igual a:
a) 1,5
b) 2,3
c) 3,0
d) 3.5
e) 4,5
Obs.: Considere a lâmpada uma fonte puntiforme.
3. Um prédio projeta no solo uma sombra de 30 metros. No mesmo momento uma planta de 0,7 m de altura projeta
uma sombra de 0,5 m. Calcule a altura do prédio.
4. Um prédio projeta no solo uma sombra de 40 metros. No mesmo momento uma planta de 0,7 m de altura projeta
uma sombra de 0,5 m. Calcule a altura do prédio.
5. (FGV) O porão de uma antiga casa possui uma estreita clarabóia quadrada de 100 cm2 de área, que permite a
entrada da luz do exterior, refletida difusamente pelas construções que a cercam. Na ilustração, vemos uma aranha,
um rato e um gato, que se encontram parados no mesmo plano vertical que intercepta o centro da geladeira e o
centro da clarabóia.
Sendo a clarabóia a fonte luminosa, pode-se dizer que, devido à interposição da geladeira, a aranha, o rato e o gato,
nesta ordem, estão em regiões de
a) luz, luz e penumbra.
b) luz, penumbra e sombra.
d) penumbra, sombra e sombra.
c) penumbra, luz e penumbra.
e) sombra, penumbra e luz.
6. (FUVEST) Uma determinada montagem óptica é composta por um anteparo, uma máscara com furo triangular e
três lâmpadas, L1, L2 e L3, conforme a figura abaixo. L1 e L3 são pequenas lâmpadas de lanterna e L2, uma lâmpada
com filamento extenso e linear, mas pequena nas outras dimensões. No esquema, apresenta-se a imagem projetada
no anteparo com apenas L1 acesa.
O esboço que melhor representa o anteparo iluminado pelas três lâmpadas acesas é
7. (Fuvest) Num dia sem nuvens, ao meio-dia, a sombra projeta no chão por uma esfera de 1,0cm de diâmetro é bem
nítida se ela estiver a 10cm do chão. Entretanto, se a esfera estiver a 200cm do chão, sua sombra é muito pouco
nítida. Pode-se afirmar que a principal causa do efeito observado é que:
a) o Sol é uma fonte extensa de luz.
b) o índice de refração do ar depende da temperatura.
c) a luz é um fenômeno ondulatório.
d) a luz do Sol contém diferentes cores.
e) a difusão da luz no ar "borra" a sombra.
8. (Vunesp) Quando o Sol está a pino, uma menina coloca um lápis de 7,0x103 m de diâmetro, paralelamente ao solo,
e observa a sombra por ele formada pela luz do Sol. Ela nota que a sombra do lápis é bem nítida quando ele está
próximo ao solo mas, à medida que vai levantando o lápis, a sombra perde a nitidez até desaparecer, restando
apenas a penumbra. Sabendo-se que o diâmetro do Sol é de 14x108 m e a distância do Sol à Terra é de 15x1010 m,
pode-se afirmar que a sombra desaparece quando a altura do lápis em relação ao solo é de:
a) 1,5 m.
b) 1,4 m.
c) 0,75 m.
d) 0,30 m.
e) 0,15 m.
9. (ENEM) No primeiro dia do inverno no Hemisfério Sul, uma atividade de observação de sombras é realizada por
alunos de Macapá, Porto Alegre e Recife. Para isso, utiliza-se uma vareta de 30 cm fincada no chão na posição
vertical. Para marcar o tamanho e a posição da sombra, o chão é forrado com uma folha de cartolina, como mostra a
figura:
Nas figuras abaixo, estão representadas as sombras projetadas pelas varetas nas três cidades, no mesmo instante, ao
meio dia. A linha pontilhada indica a direção Norte-Sul.
Levando-se em conta a localização destas três cidades no mapa, podemos afirmar que os comprimentos das sombras
serão tanto maiores quanto maior for o afastamento da cidade em relação ao
a) litoral.
b) Equador.
c) nível do mar.
d) Trópico de Capricórnio.
e) Meridiano de Greenwich.
10. (ENEM) Pelos resultados da experiência, num mesmo instante, em Recife a sombra se projeta à direita e nas
outras duas cidades à esquerda da linha pontilhada na cartolina. É razoável, então, afirmar que existe uma localidade
em que a sombra deverá estar bem mais próxima da linha pontilhada, em vias de passar de um lado para o outro. Em
que localidade, dentre as listadas abaixo, seria mais provável que isso ocorresse?
a) Natal.
b) Manaus.
c) Cuiabá.
d) Brasília.
e) Boa Vista.
11. (ENEM) “Casa que não entra sol, entra médico.” Esse antigo ditado reforça a importância de, ao construirmos
casas, darmos orientações adequadas aos dormitórios, de forma a garantir o máximo conforto térmico e salubridade.
Assim, confrontando casas construídas em Lisboa (ao norte do Trópico de Câncer) e em Curitiba (ao sul do Trópico de
Capricórnio), para garantir a necessária luz do sol, as janelas dos quartos não devem estar voltadas, respectivamente,
para os pontos cardeais:
a) norte / sul.
b) sul / norte.
c) leste / oeste.
d) oeste / leste.
1. Alternativa: D
2. Alternativa: C
3. h = 42 m
5. Alternativa: B
6. Alternativa: D
7. Alternativa: A
9. Alternativa: B
10. Alternativa: D
11. Alternativa: A
e) oeste / oeste.
GABARITO
4. h = 56 m
8. Alternativa: C
ÓPTICA - ECLIPSE
1. (Vunesp) Em 3 de novembro de 1994, no período da manhã, poderá ser observado, numa faixa ao sul do Brasil, o
último eclipse solar total do milênio. Supondo retilínea a trajetória da luz, um eclipse pode ser explicado pela
participação de três corpos alinhados: um anteparo, uma fonte e um obstáculo.
a) Quais são os três corpos do Sistema Solar envolvidos nesse eclipse?
b) Desses três corpos, qual deles faz o papel:
De anteparo? De fonte? De obstáculo?
2. (Fuvest) Em agosto de 1999, ocorreu o último eclipse solar total do século. Um estudante imaginou, então, uma
forma de simular eclipses. Pensou em usar um balão esférico e opaco, de 40 m de diâmetro, que ocultaria o Sol
quando seguro por uma corda a uma altura de 200 m. Faria as observações, protegendo devidamente sua vista,
quando o centro do Sol e o centro do balão estivessem verticalmente colocados sobre ele, num dia de céu claro.
Considere as afirmações abaixo, em relação aos possíveis resultados dessa proposta, caso as observações fossem
realmente feitas, sabendo-se que a distância da Terra ao Sol é de 150x106 km e que o Sol tem um diâmetro de
0,75x106 km, aproximadamente.
I.
O balão ocultaria todo o Sol: o estudante não veria diretamente nenhuma parte do Sol.
II.
O balão é pequeno demais: o estudante continuaria a ver diretamente partes do Sol.
III.
O céu ficaria escuro para o estudante, como se fosse noite.
Está correto apenas o que se afirma em:
a) I
b) II
c) III
d) I e III
e) II e III
3. (ENEM) A figura abaixo mostra um eclipse solar no instante em que é fotografado em cinco diferentes pontos do
planeta.
Três dessas fotografias estão reproduzidas abaixo.
As fotos poderiam corresponder, respectivamente, aos pontos:
a) III, V e II.
b) II, III e V.
c) II, IV e III.
d) I, II e III.
e) I, II e V.
4. (UFRJ) No dia 3 de novembro de 1994 ocorreu o último eclipse total do Sol deste milênio. No Brasil, o fenômeno
foi mais bem observado na Região Sul. A figura mostra a Terra, a Lua e o Sol alinhados num dado instante durante o
eclipse; neste instante, para um observador no ponto P, o disco da Lua encobre exatamente o disco do Sol.
Sabendo que a razão entre o raio do Sol (Rs) e o raio da Lua (RL) vale Rs/RL = 4,00 x 102 e que a distância do ponto P
ao centro da Lua vale 3,75 x 103 km, calcule a distância entre P e o centro do Sol. Considere propagação retilínea para
o luz.
5. (Gama Filho) No dia 03 de abril deste ano, ocorreu o eclipse total da Lua e alguns jornais anunciaram que ele seria
observado em todo o território nacional. A esse respeito são feitas as afirmações abaixo:
I.
Ao contrário do eclipse total do Sol, o da Lua pode ser visto de qualquer ponto do planeta para o qual ela se
apresenta no momento em que ocorre o fenômeno.
II.
O eclipse total da Lua ocorre na lua nova, quando a Lua se posiciona entre o Sol e a Terra.
III.
O eclipse total da Lua ocorre na lua cheia, quando a Terra se posiciona entre o Sol e a Lua.
A(s) afirmação(ões) verdadeira(s) é(são):
a) I, apenas.
b) II, apenas.
c) III, apenas.
d) I e II, apenas.
e) I e III, apenas.
6. (ETEs)
A dedicação de Eratóstenes aos estudos forneceu-lhe conhecimentos para determinar a esfericidade da Terra, e ele
obteve um resultado satisfatório, diante dos equipamentos e materiais a que tinha acesso.
Imagine que Hamlet, filho de Hagar, pensasse em comprovar a esfericidade da Terra utilizando observações
astronômicas, alguns conceitos de ótica e a sombra da Terra.
Nessas condições, Hamlet faria uso de seus conhecimentos referentes
a) ao eclipse solar.
b) ao eclipse estelar.
c) ao eclipse lunar.
d) à rotação da Lua.
e) à rotação da galáxia.
7.
8. (Cesgranrio) O menor tempo possível entre um eclipse do Sol e um eclipse da Lua é de aproximadamente:
a) 12 horas.
b) 24 horas.
c) 1 semana.
d) 2 semanas. e) 1 mês.
9. (Cesgranrio) Às 18h, uma pessoa olha para o céu e observa que metade da Lua está iluminada pelo Sol. Não se
tratando de um eclipse da Lua, então é correto afirmar que a fase da Lua, nesse momento:
a) só pode ser quarto crescente
b) só pode ser quarto minguante
c) só pode ser lua cheia.
d) só pode ser lua nova.
e) pode ser quarto crescente ou quarto minguante.
10.
GABARITO
1. a) Sol, Terra e Lua
b) anteparo  Terra; fonte  Sol; obstáculo  Lua
2. Alternativa: A
3. Alternativa: A
4. Resposta: x = 1,5.108 km
5. Alternativa: E
6. Alternativa: C
7. 1. Verdadeira
2. Falsa
3. Verdadeira
4. Falsa
5. Verdadeira
8. Alternativa: D
9. Alternativa: A
10. 1. Verdadeira
3. Verdadeira
4. Verdadeira
5. Falsa
2. Falsa
ÓPTICA – CÂMARA ESCURA
1. (Fatec) Um objeto y de comprimento 4,0 cm projeta uma imagem y’ em uma câmara escura de orifício, como
indicado na figura.
O comprimento de y’ é, em centímetros, igual a
a)
2,5
b)
2,0
c)
1,8
d)
1,6
e)
0,4
2. (VUNESP) O tamanho da imagem de um prédio, projetada na parte posterior de uma câmara escura, é 6,0cm.
Após afastar a câmara mais 50m do prédio, observa-se que o tamanho da imagem foi reduzido para 2,0cm.
a) Usando a mesma câmara, qual seria o tamanho da imagem se a distância entre a câmara e o prédio dobrasse em
relação à distância inicial, na qual o tamanho da imagem era de 6,0cm?
b) Qual a distância inicial entre o prédio e a câmara?
3. (UFSC) Leia com atenção os versos abaixo, de “Chão de Estrelas”, a mais importante criação poética de Orestes
Barbosa que, com Sílvio Caldas, compôs uma das mais belas obras da música popular brasileira:
A porta do barraco era sem trinco
Mas a Lua, furando o nosso zinco,
Salpicava de estrelas nosso chão ...
Tu pisavas nos astros distraída
Sem saber que a ventura desta vida
É a cabrocha, o luar e o violão ...
O cenário imaginado, descrito poeticamente, indica que o barraco era coberto de folhas de zinco, apresentando
furos e, assim, a luz da Lua atingia o chão do barraco, projetando pontos ou pequenas porções iluminadas - as
“estrelas” que a Lua “salpicava” no chão.
Considerando o cenário descrito pelos versos, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S) que apresenta(m)
explicação(ões) física(s) possível(is) para o fenômeno.
01.
A Lua poderia ser, ao mesmo tempo, fonte luminosa e objeto cuja imagem seria projetada no chão do
barraco.
02.
Os furos da cobertura de zinco deveriam ser muito grandes, permitindo que a luz da Lua iluminasse todo o
chão do barraco.
04.
A propagação retilínea da luz não explica as imagens luminosas no chão -- porque elas somente ocorreriam
em conseqüência da difração da luz.
08.
O barraco, com o seu telhado de zinco furado, se estivesse na penumbra, ou completamente no escuro,
poderia comportar-se como uma câmara escura múltipla, e através de cada furo produzir-se-ia uma imagem da Lua
no chão.
16.
Quanto menor fosse a largura dos furos no telhado, menor seria a difração da luz e maior a nitidez das
imagens luminosas no chão do barraco.
32.
Para que as imagens da Lua no chão fossem visíveis, o barraco deveria ser bem iluminado -- com lâmpadas,
necessariamente.
4. (FEI) Um dos métodos para medir o diâmetro do Sol consiste em determinar o diâmetro de sua imagem nítida,
produzida sobre um anteparo, por um orifício pequeno feito em um cartão paralelo a este anteparo conforme ilustra
a figura.
Em um experimento realizado por este método foram obtidos os seguintes dados:
I.
diâmetro da imagem = 9mm
II.
distância do orifício até a imagem = 1,0 m
III.
distância do sol à terra = 1,5.1011 m
Qual é aproximadamente o diâmetro do Sol medido por este método?
a) 1,5 × 108 m
b) 1,35 × 109m
c) 2,7 × 108 m
d) 1,35 × 108 m
e) 1,5 × 109m
5. (Unaerp) Uma brincadeira proposta em um programa científico de um canal de televisão, consiste em obter uma
caixa de papelão grande, abrir um buraco em uma de suas faces, que permita colocar a cabeça no seu interior, e um
furo na face oposta à qual o observador olha. Dessa forma ele enxerga imagens externas projetadas na sua frente,
através do furo à suas costas. Esse fenômeno óptico baseia-se no:
a) princípio da superposição dos raios luminosos.
b) princípio da reflexão da luz.
c) princípio da refração da luz.
d) princípio da propagação retilínea da luz.
e) princípio da independência dos raios luminosos.
6. (UFSCar) A 1 metro da parte frontal de uma câmara escura de orifício, uma vela de comprimento 20cm projeta na
parede oposta da câmara uma imagem de 4cm de altura.
A câmara permite que a parede onde é projetada a imagem seja movida, aproximando-se ou afastando-se do
orifício. Se o mesmo objeto for colocado a 50cm do orifício, para que a imagem obtida no fundo da câmara tenha o
mesmo tamanho da anterior, 4cm, a distância que deve ser deslocado o fundo da câmara, relativamente à sua
posição original, em cm, é de
a) 50.
b) 40.
c) 20.
d) 10.
e) 5.
7. (FEI) Uma câmara escura de orifício fornece a imagem de um prédio, o qual se apresenta com altura de 5cm.
Aumentando-se de 100m a distância do prédio à câmara, a imagem se reduz para 4cm de altura. Qual é a distância
entre o prédio e a câmara, na primeira posição?
a) 100 m
b) 200 m
c) 300 m
d) 400 m
e) 500 m
GABARITO
1. Alternativa: D
2. a) h’ = 3 cm b) d = 25m
4. Alternativa: B
5. Alternativa: D
3. Resposta: 9
6. Alternativa: D
7. Alternativa: D