LISTA EXTRA 1ª SÉRIE ÓPTICA GEOMÉTRICA

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1 LISTA EXTRA 1ª SÉRIE ÓPTICA GEOMÉTRICA 1) Sob a luz solar, Tiago é visto, por pessoas de visão normal para cores, usando uma camisa amarela, e Diana, um vestido branco. Se iluminadas exclusivamente por uma luz azul, as mesmas roupas de Tiago e Diana parecerão, para essas pessoas, respectivamente, a) verde e branca. b) verde e azul. c) amarela e branca. d) preta e branca. e) preta e azul. 2) Uma usina solar é uma forma de se obter energia limpa. A configuração mais comum é constituída de espelhos móveis espalhados por uma área plana, os quais projetam a luz solar refletida para um mesmo ponto situado no alto de uma torre. Nesse sentido, considere a representação simplificada dessa usina por um único espelho plano E e uma torre, conforme mostrado na figura abaixo. Com relação a essa figura, considere: A altura da torre é de 100 m; A distância percorrida pela luz do espelho até o topo da torre é de 200 m; A luz do sol incide verticalmente sobre a área plana; As dimensões do espelho E devem ser desprezadas. Nessa situação, conclui-se que o ângulo de incidência de um feixe de luz solar sobre o espelho E é de: a) 90º b) 60º c) 45º d) 30º e) 0º 3) Dois espelhos planos E1 e E2, perpendiculares ao plano do papel, formam entre si um ângulo. Um raio luminoso, contido no plano do papel, incide sobre o espelho E 1, formando com este um ângulo α 0 α π/ 2. Determine o valor de θ para que, após refletir-se em E1 e E2, o raio luminoso emirja paralelo à direção do raio incidente. a) 90º b) 90º α c) 90º α d) 180º α

2 4) Uma pessoa se coloca na frente de uma câmara escura, a 2 m do orifício dessa câmara e a sua imagem que se forma no fundo da mesma tem 6 cm de altura. Para que ela tenha 4 cm de altura, essa pessoa, em relação à câmara, deve a) afastar-se 1 m. b) afastar-se 2 m. c) afastar-se 3 m. d) aproximar-se 1 m. e) aproximar-se 2 m. 5) Para medir distâncias utilizando-se das propriedades geométricas da luz, um estudante providencia uma caixa cúbica, de aresta 16 cm. Após pintar o interior com tinta preta, faz um orifício no centro de uma das faces e substitui a face oposta ao orifício por uma folha de papel vegetal. Feito isso, aponta o orifício para uma porta iluminada, obtendo dela uma imagem nítida, invertida e reduzida, projetada sobre a folha de papel vegetal. Sabendo-se que a altura da imagem observada da porta é 14 cm e que a altura da porta é 2,15 m, conclui-se que a distância aproximada, em metros, entre o orifício da caixa e a porta é: a) 0,9. b) 1,8. c) 2,5. d) 3,5. e) 4,8. 6) A figura a seguir mostra dois espelhos planos, E 1 e E 2, que formam um ângulo de 140º entre eles. Um raio luminoso R 1 incide e é refletido no espelho E 1, de acordo com a figura a seguir. Nessa situação, para que o raio refletido R 2 seja paralelo ao espelho E 2, o ângulo de incidência de R 1 no espelho E 1 deve ser de: a) 20º b) 30º c) 40º d) 50º e) 60º 7) Imagine que um raio de luz incida na superfície da janela lateral de um edifício, formando um ângulo de 30, conforme mostra a figura a seguir.

3 Considerando o vidro da janela como uma superfície plana e lisa, o valor do ângulo de reflexão é a) 15. b) 25. c) 30. d) 45. e) 60. 8) O fenômeno de retrorreflexão pode ser descrito como o fato de um raio de luz emergente, após reflexão em dois espelhos planos dispostos convenientemente, retornar paralelo ao raio incidente. Esse fenômeno tem muitas aplicações práticas. No conjunto de dois espelhos planos mostrado na figura, o raio emergente intersecta o raio incidente em um ângulo β. Da forma que os espelhos estão dispostos, esse conjunto não constitui um retrorrefletor. Determine o ângulo β, em função do ângulo θ, para a situação apresentada na figura e o valor que o ângulo θ deve assumir, em radianos, para que o conjunto de espelhos constitua um retrorrefletor. 9) Com uma escumadeira de cozinha foi produzida esta curiosa imagem em uma camiseta, retratando um dos interessantes fenômenos cotidianos interpretados pela Física: a sombra.

4 Assinale a alternativa que indica o fenômeno que tem a mesma explicação científica da figura. a) Refração da luz. b) Reflexão espetacular. c) Absorção. d) Miragem. e) Eclipse. 10) Na figura a seguir, o logo do Núcleo de Seleção da UEG é colocado em frente a dois espelhos planos (E 1 e E 2 ) que formam um ângulo de 90º. Qual alternativa corresponde às três imagens formadas pelos espelhos? a) b)

5 c) d) 11) Leia o texto e analise as figuras a seguir. TEXTO "Apesar dos efeitos que embaralharam o Universo durante a grande oscilação, os físicos podem fazer algumas suposições razoáveis sobre o que havia antes. [...] Para visualizar este efeito imagine uma bexiga que ao esvaziar, em vez de chegar a um estado de repouso na forma de um objeto amorfo de borracha, preserve sua energia e impulso. [...] Portanto, assim que o balão atinge o seu tamanho mínimo, ele vira pelo avesso e começa a crescer novamente. O que era antes o exterior da bexiga torna-se seu interior e presidente vicepresidente-versa. [...]". (BOJOWALD, M. Relato de um Universo Oscilante. "Scientific American". Brasil. Nov p. 35.) Considerando o contexto apresentado no artigo, assinale a alternativa que indica como deverá aparecer escrita a palavra UNIVERSO no interior da bexiga IV.

6 12) Os quadrinhos a seguir mostram dois momentos distintos. No primeiro quadrinho, Maria está na posição A e observa sua imagem fornecida pelo espelho plano E. Ela, então, caminha para a posição B, na qual não consegue mais ver sua imagem; no entanto, Joãozinho, posicionado em A, consegue ver a imagem de Maria na posição B, como ilustra o segundo quadrinho. Reproduza o esquema ilustrado a seguir e desenhe raios luminosos apropriados que mostrem como Joãozinho consegue ver a imagem de Maria. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Para medir a altura de um prédio, Mônica cravou uma estaca, verticalmente no chão, mediu a estaca, sua sombra e a sombra do prédio. Os valores que encontrou estão indicados na figura a seguir. 13) Que princípio ou fenômeno da Óptica possibilita que calculemos a altura do prédio? a) Princípio da independência dos raios luminosos. b) Princípio da propagação retilínea da luz. c) O fenômeno da reflexão da luz. d) O fenômeno da refração da luz. e) O fenômeno da difração da luz.

7 14) Uma vela está sobre uma mesa, na frente de um espelho plano, inclinado, como representado na figura a seguir. Assinale a alternativa cujo diagrama representa CORRETAMENTE a formação da imagem do objeto, nessa situação. 15) 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 16) Aproveitando materiais recicláveis, como latas de alumínio de refrigerantes e caixas de papelão de sapatos, pode-se construir uma máquina fotográfica utilizando uma técnica chamada "pin hole" (furo de agulha), que, no lugar de lentes, usa um único furo de agulha para captar a imagem num filme fotográfico. As máquinas fotográficas "pin hole" registram um mundo em imagens com um olhar diferente. Um poste com 4 m de altura é fotografado numa máquina "pin hole". No filme, a altura da imagem do poste, em centímetros, é:

8 a) 12 b) 10 c) 8 d) 6 e) 4 17) Os versos a seguir lembram uma época em que a cidade de São Paulo tinha iluminação a gás: "Lampião de gás! Lampião de gás! Quanta saudade Você me traz. Da sua luzinha verde azulada Que iluminava a minha janela Do almofadinha, lá na calçada Palheta branca, calça apertada" (Zica Bergami) Quando uma "luzinha cor verde azulada" incide sobre um cartão vermelho, a cor da luz absorvida é: a) verde e a refletida é azul b) azul e a refletida é verde c) verde e a refletida é vermelha d) verde azulada e nenhuma é refletida e) azul e a refletida é vermelha 18) A figura a seguir representa as secções E e E' de dois espelhos planos. O raio de luz I incide obliquamente no espelho E, formando um ângulo de 30 com a normal N a ele, e o raio refletido R incide perpendicularmente no espelho E'.

9 Que ângulo formam entre si as secções E e E' dos dois espelhos? a) 15. b) 30. c) 45. d) 60. e) ) Para comprovar, em caráter rudimentar, o funcionamento de um periscópio, constrói-se um dispositivo utilizando-se uma caixa preta e dois espelhos planos. Em duas laterais opostas da caixa são feitas aberturas e, em cada uma das regiões I e II, coloca-se um espelho plano. Um feixe de luz, proveniente de uma fonte, incide perpendicularmente à lateral da caixa, seguindo o trajeto parcialmente representado na figura a seguir. Identifique a opção que melhor representa a correta colocação dos espelhos, permitindo o funcionamento do periscópio: 20) Uma criança corre em direção a um espelho vertical plano, com uma velocidade constante de 4,0m/s. Qual a velocidade da criança, em m/s, em relação à sua imagem? a) 1,0 b) 2,0 c) 4,0 d) 6,0 e) 8,0

10 21) A figura representa um espelho plano E vertical e dois segmentos de reta AB e CD perpendiculares ao espelho. Supondo que um raio de luz parta de A e atinja C por reflexão no espelho, o ponto de incidência do raio de luz no espelho dista de D, em centímetros, a) 48 b) 40 c) 32 d) 24 e) 16 22) Por que um objeto opaco faz sombra quando iluminado? 23) Um objeto é colocado entre dois espelhos planos, que tem suas faces refletoras se confrontando. O objeto está a igual distância dos dois espelhos. O ângulo formado entre os dois espelhos é de 45. Qual o número de imagens deste objeto que podemos ver nos dois espelhos?

11 GABARITO Resposta da questão 1: [E] O branco é a união de todas as cores. Uma camisa nos parece vermelha, porque iluminando-a com luz branca o material só reflete a componente vermelha da luz. Branco reflete qualquer cor. Vermelho só reflete vermelho. Azul só reflete azul. E assim sucessivamente. Amarelo não reflete azul preta. Branco reflete azul azul. Resposta da questão 2: [D] Observe a figura abaixo. 100 senα 0,5 α α 2θ θ 90 θ 30. Resposta da questão 3: [A] Observe a figura abaixo 0

12 Semicírculo sombreado, vem: 2α 2β 180 α β 90. Do triângulo ABC, vem: α β θ 180. Portanto, 90 θ 180 θ Resposta da questão 4: [A] Primeira situação: x y hx H H h y Segunda situação: x' y h' x' H H h' y Igualando, vem: hx h' x' 6 2 4x' x' 3,0m y y x x' x 3 2 1,0m Resposta da questão 5: [C] A figura abaixo mostra a situação descrita:

13 D 16 16x2,15 Os triângulos sombreados são semelhantes, portanto: D 2,5m. 2, Resposta da questão 6: [D] A figura abaixo mostra os raios e os ângulos envolvidos. Analisando-a de acordo com as leis da reflexão, concluímos que i = 50º. Resposta da questão 7: [E] Conforme ilustrado na figura a seguir, i = r = normal Resposta da questão 8:

14 No triângulo ACE: + + = = 180 (I) No triângulo OAC: + + = 180 (II) Na semirreta OB: 2 + = 180 = Na semirreta OD: 2 + = 180 = (III) (IV) Substituindo (III) e (IV) em (II): = 180 (M.M.C = 2) = ( + ) = 180 (V) Substituindo (I) em (V): 2 (180 ) = = 360. Dividindo membro a membro por 2: Para que haja uma retrorreflexão, = 180. Então: 180 = 180 = 90 os espelhos devem estar perpendiculares entre si para que haja 2 retrorreflexão, conforme ilustra a figura abaixo. No triângulo OAB: = 180 = 90 (I) Na semirreta AO: x + = 90 (II) (I) em (II):

15 x + 90 = 90 x = retrorreflexão: o raio emergente é paralelo ao incidente. Resposta da questão 9: [E] Resolução A figura retrata a formação de sombra projetada. O mesmo ocorre durante um eclipse lunar quando a Lua bloqueia alguns dos raios solares projetando sobre a Terra sua sombra. Resposta da questão 10: [A] Propriedade Fundamental do Espelho Plano: Objeto e imagem são sempre simétricos em ralação ao plano do espelho. A duas primeiras imagens, nos quadrantes vizinhos ao do objeto, são obtidas girando de 180 o objeto em torno de um eixo contido no plano de cada espelho. A terceira imagem, no quadrante oposto ao do objeto, pode ser obtida fazendo o mesmo processo anterior com cada uma das duas primeiras imagens. Dica: numa prova, o estudante pode escrever a frase ou desenhar a figura numa folha de papel de forma que se possa percebê-la quando olha o verso da folha, e fazer a dobradura em cima da linha que simboliza o espelho. Resposta da questão 11: [B] Resolução O balão foi invertido e com a visão a partir do interior do balão a palavra estará invertida. Resposta da questão 12: Observe a figura a seguir: Resposta da questão 13: [B] Resposta da questão 14:

16 [B] Resposta da questão 15: [D] Resposta da questão 16: [C] Resposta da questão 17: [D] Resposta da questão 18: [B] º Resposta da questão 19: [A] Resposta da questão 20: [E] Resposta da questão 21: [C] Resposta da questão 22: A luz não contorna os limites do objeto. Assim, no anteparo fica uma zona não iluminada correspondente ao contorno do objeto. Resposta da questão 23: sete BONS ESTUDOS