Colégio XIX de Março Educação do jeito que deve ser

Transcrição

1 Colégio XIX de Março Educação do jeito que deve ser ª PROVA PARCIAL DE FÍSICA Aluno(a): Nº Ano: 2º Turma: Ziraldo Data: 18/08/2018 Nota: Professor(a): Miguel Moreira Valor da Prova: 40 pontos Orientações gerais: 1) Número de questões desta prova: 15 2) Valor das questões: Abertas (5): 4,0 pontos cada. Fechadas (10): 2,0 pontos cada. 3) Provas feitas a lápis ou com uso de corretivo não têm direito à revisão. 4) Aluno que usar de meio ilícito na realização desta prova terá nota zerada e conceituação comprometida. 5) Tópicos desta prova: conceitos relativos ao fenômeno da Refração da Luz. Índice de refração absoluto. Dióptros planos. Reflexão total, Conceitos e problemas. Leis da refração. Conceitos e problemas. Formulário - Refração da Luz (sin i = seno do ângulo i) n = c V c = 3,000 x 10 8 m/s n 1 sin i = n 2 sin r D = i r sin L = n < /n > 1ª Questão: O cristal de quartzo puro, apesar de colorido, é um meio transparente e a velocidade de propagação da luz vermelha neste cristal é 1,600 x 10 8 m/s. Qual é o valor do índice de refração absoluto, n, desse tipo de quartzo para a radiação vermelha? Dê a reposta com três casas decimais. 2ª PP de Física / 2º ano / Prof.Miguel Moreira / Pág. 1

2 ESPAÇO OBRIGATÓRIO PARA RASCUNHO 2ª PP de Física / 2º ano / Prof.Miguel Moreira / Pág. 2

3 2ª Questão: Ao desenvolver um novo material transparente para a fabricação de lentes especiais, um engenheiro concluiu que um raio de luz monocromática tem sua velocidade reduzida à metade quando passa do vácuo para esse material. O índice de refração absoluto n de um material transparente é n = c/v, onde c é a velocidade da luz no vácuo e V a velocidade no material em questão. Qual é o valor do índice de refração absoluto n desse material para essa radiação monocromática? a) 1,25 b) 1.50 c) 1,60 d) 2,00 e) 2,50 3ª Questão: Os espelhos planos convencionais não são espelhos puros no que se refere ao fenômeno da reflexão, pois são lâminas de vidro com a superfície de trás pintada com uma tinta prateada altamente reflexiva. Dessa forma a luz, antes de sofrer reflexão, sofre refração ao entrar no vidro do espelho. Considere dois espelhos fabricados com lâminas de vidros de mesma natureza, mas de espessuras diferentes, e uma pessoa que se posiciona à mesma distância da parte reflexiva dos espelhos. Sobre esta situação problema, é correto afirmar que, em relação à distância entre a pessoa e sua imagem: a) É maior no caso do espelho mais espesso. b) É a mesma nos dois casos. c) É menor no caso do espelho mais espesso. d) Não depende do índice de refração do vidro. e) Não depende da distância da pessoa aos espelhos. 4ª Questão: A refração da luz é um importante fenômeno óptico capaz de explicar, entre outras coisas, o funcionamento de fibras ópticas, a formação do arco íris e das miragens, o comportamento de lentes, a visão, etc. Considere as afirmativas abaixo. Assinale no interior dos parênteses V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s), e justifique apenas as falsas. I. O Índice de refração absoluto de um meio, n, é uma grandeza adimensional (isto, é, não tem unidade de medida) característica de meios transparentes e relaciona-se com a velocidade com que a luz se propaga no meio. ( ) II. O Índice de refração absoluto da água apresenta exatamente os mesmos valores para cada uma das cores do espectro luminoso. Isso explica a formação do arco-íris. ( ) III. Quanto maior o valor do índice de refração absoluto de um determinado meio, menos transparente ele é. ( ) 5ª Questão: I. Toda reflexão é acompanhada de refração. II. Toda refração é acompanhada de reflexão. III. Toda refração implica um desvio na direção de propagação da luz. Em relação às afirmativas acima, a) I e II são corretas. b) I e III são corretas. c) Todas são corretas. d) Nenhuma é correta. e) Apenas II é correta. 2ª PP de Física / 2º ano / Prof.Miguel Moreira / Pág. 3

4 6ª Questão: O acrílico é um tipo de plástico muito transparente e de alta resistência a impactos. Ele é um dos materiais que podem ser utilizados como vidros blindados à prova de balas. Admita que a velocidade de propagação da luz verde nesse meio seja 20% menor que o valor da velocidade com que este componente se propaga no vácuo. Determine o índice de refração absoluto desse acrílico para a cor verde. 7ª Questão: Quando um raio de luz monocromática, propagando-se num meio transparente, incide numa superfície de outro e refrata-se de forma que os raios refletido e refratado são perpendiculares ocorre o fenômeno da polarização do raio refletido. Neste caso, o ângulo de incidência é chamado de ângulo de Brewster, θ P na figura ao lado, e tem um valor particular para cada par de meios transparentes diferentes. Considere um raio de luz monocromática propagando-se num meio 1, cujo índice de refração é n1 = 2 3 3, incidindo sobre a superfície de um cristal transparente de índice de refração n2 = 2. Qual é ângulo de Brewster, θ P, para este dióptro? Dados: sen(90 x) = cos(x). a) 15 b) 30º c) 45 d) 60 e) 75 8ª Questão: Na figura a seguir, S é uma superfície plana que separa os meios transparentes A e B. Os segmentos identificados por X, Y e Z representam, não necessariamente nesta ordem, os raios de luz Incidente I, Refletido R e o refratado T. Desenhe sobre estes segmentos setas que permitam identificar qual segmento corresponde a qual dos raios e/ou escreva I, R ou T junto aos traços. 9ª Questão Ainda em relação à questão anterior, responda: qual dos meios, A ou B, é o mais refringente, isto é, apresenta MAIOR Índice de refração absoluto. Justifique sua resposta. 2ª PP de Física / 2º ano / Prof.Miguel Moreira / Pág. 4

5 10ª Questão: Qual é o valor do ângulo limite L do dióptro formado pelo ar (nar = 1,0) e um cristal transparente cujo índice de refração absoluto é nc = 2,0? a) 15. b) 30. c) 45. d) 60. e) ª Questão: Um raio de luz monocromática, propagando-se através do ar, atinge a superfície de um vidro, reflete-se e refrata-se de tal forma que os raios incidente e refletido formam entre si um ângulo de 60. Sabendo-se que, ao penetrar no vidro, o raio de luz sofre um desvio de 6 em relação à direção original, qual é o ângulo de refração no interior do vidro? a) 16 b) 18 c) 24 d) 26 e) 54 12ª Questão: Retome a questão anterior e determine o valor mais próximo do Índice de Refração absoluto do vidro, sabendo que sen 24 = 0,4. (Índice de Refração do ar: nar = 1,00). a) 4/5 b) 5/4 c) 6/5 d) 7/4 e) 8/5 13ª Questão: Quando um estreito pincel de luz branca, cilíndrico, propagando-se no ar, atinge a superfície de uma lâmina de água perfeitamente em repouso, ele pode refratar-se ocorrendo a dispersão da luz branca em suas cores componentes: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Estas são as componentes que podemos perceber melhor, mas há outras que não conseguimos enxergar. A condição necessária e suficiente para que ocorra essa separação das cores na refração da luz branca ao passar do ar para a água é: a) 100% da luz seja refratada para o interior da água. b) A água seja pura, transparente homogênea e anisotrópica. c) A incidência seja normal, isto é, os raios incidam perpendicularmente à superfície da água. d) A incidência seja obliqua, ou seja, com ângulo de incidência maior que zero. e) Os índices de refração absoluto da água e do ar sejam diferentes. 14ª Questão: Considere que um raio de luz monocromática atravessa as duas superfícies horizontais S1 e S2, paralelas, que separam três meios transparentes e homogêneos A, B e C, conforme a figura a seguir. Em relação aos Índices de refração na, nb e nc, é correto afirmar que: 2ª PP de Física / 2º ano / Prof.Miguel Moreira / Pág. 5

6 a) na > nb > nc b) nb > na > nc c) nc > na > nb d) na > nc > nb e) nb > nc > na 15ª Questão: Um prisma com secção reta ABC correspondente a um triângulo equilátero encontrase apoiado sobre um plano horizontal definido pela linha PQ. As distâncias entre P e A e entre C e Q são iguais ao lado do triângulo: 4 cm. Um raio de luz monocromático parte do ponto P, incide no ponto médio da face AB, penetra no prisma e após sair pela face BC atinge o ponto Q. Sabendo-se que o prisma encontra-se envolvido pelo ar (nar = 1,0), qual é o valor do índice de refração absoluto n do prisma? Dado: Lei dos cossenos: C² = A² + B² -2 A B cos(x) a) b) c) d) e) ª PP de Física / 2º ano / Prof.Miguel Moreira / Pág. 6