Exercícios ÓPTICA GEOMÉTRICA -2.

Transcrição

1 Exercícios ÓPTICA GEOMÉTRICA (Upf 2016) Uma pessoa com visão perfeita observa um adesivo, de tamanho igual a 6 mm, grudado na parede na altura de seus olhos. A distância entre o cristalino do olho e o adesivo é de 3 m. Supondo que a distância entre esse cristalino e a retina, onde se forma a imagem, é igual a 20 mm, o tamanho da imagem do adesivo formada na retina é: 3 a) 4 10 mm. 3 b) 5 10 mm. 2 c) 4 10 mm. 4 d) 5 10 mm. 4 e) 2 10 mm. 2. (Unicamp 2016) O Teatro de Luz Negra, típico da República Tcheca, é um tipo de representação cênica caracterizada pelo uso do cenário escuro com uma iluminação estratégica dos objetos exibidos. No entanto, o termo Luz Negra é fisicamente incoerente, pois a coloração negra é justamente a ausência de luz. A luz branca é a composição de luz com vários comprimentos de onda e a cor de um corpo é dada pelo comprimento de onda da luz que ele predominantemente reflete. Assim, um quadro que apresente as cores azul e branca quando iluminado pela luz solar, ao ser iluminado por uma luz monocromática de comprimento de onda correspondente à cor amarela, apresentará, respectivamente, uma coloração a) amarela e branca. b) negra e amarela. c) azul e negra. d) totalmente negra. 3. (G1 - ifsul 2015) Uma almofada listrada nas cores vermelha e branca é colocada em uma peça escura e iluminada com luz monocromática azul. As listras vermelhas e brancas são vistas, respectivamente, como a) brancas e pretas. b) azuis e pretas. c) azuis e brancas. d) pretas e azuis. 4. (Uece 2015) Considere duas lâminas planas: uma lâmina L1, semitransparente e que exposta à luz do sol produz uma sombra verde, com comprimento de onda λ VERDE ; e outra lâmina L2 opaca, que ao ser iluminada pelo sol parece verde a um observador. É correto afirmar que as ondas do

2 espectro eletromagnético visível com comprimento de onda λ VERDE são mais intensamente a) refletidas por L1 e por L2. b) transmitidas por L1 e refletidas por L2. c) transmitidas por L1 e por L2. d) refletidas por L1 e transmitidas por L2. 5. (Udesc 2015) Com relação aos fenômenos da reflexão e da refração da luz branca, analise as proposições. 1. I. A transparência dos vidros é explicada pelos fenômenos de refração e reflexão. II. A dispersão da luz branca em um prisma de vidro é devida à reflexão na face de incidência do prisma. III. A luz branca dispersa em um prisma é composta somente pelas cores primárias vermelho, verde e azul. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa I é verdadeira. c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. d) Somente a afirmativa III é verdadeira. e) Todas afirmativas são verdadeiras. 6. (Uemg 2014) Em uma aula sobre Gravitação, o professor de Física resolveu escrever um poema e mostrá-lo a seus alunos: O Sol e a Lua num balé em torno da Terra. Ora a Lua está entre o Sol e a Terra. Ora a Terra está entre o Sol e a Lua. Os dois últimos versos desse poema referem-se, respectivamente, a) à lua crescente e à lua minguante. b) à lua cheia e à lua nova. c) à lua nova e à lua cheia. d) a uma situação irreal. 7. (Uea 2014) Considere a ilustração da bandeira do estado do Amazonas:

3 A cor de um objeto iluminado é determinada pela radiação luminosa que ele reflete. Assim, corpo verde reflete apenas luz verde, corpo branco reflete luz de qualquer cor que nele incide, enquanto corpo negro não reflete luz alguma. Caso a bandeira do Amazonas venha a ser iluminada apenas por luz monocromática vermelha, as cores que ela mostrará serão somente a) vermelha e branca. b) vermelha, branca e preta. c) vermelha e verde. d) vermelha, branca e verde. e) vermelha e preta. 8. (G1 - ifsc 2014) O trecho a seguir é do poema Rosa de Hiroxima de Vinícius de Moraes e que foi musicado por Gerson Conrad da banda Secos e Molhados. (...) A anti-rosa atômica Sem cor sem perfume Sem rosa sem nada. No trecho do poema a citação... Sem cor... nos leva a fazer o seguinte questionamento: O que define a cor de um objeto? Assinale a alternativa que contém a resposta CORRETA para essa pergunta. a) Depende somente da cor de luz incidente sobre a superfície do objeto. b) Depende da interação da cor de luz incidente e do pigmento existente na superfície do objeto. c) Depende somente do pigmento existente na superfície do objeto. d) Depende somente da composição química do objeto. e) Depende do pigmento existente na superfície do objeto e se a superfície é polida ou fosca. 9. (G1 - ifce 2014) Considere as seguintes afirmativas. I. Os meios transparentes são meios em que a luz os percorre em trajetórias bem definidas, ou seja, a luz passa por esses meios regularmente. II. Nos meios translúcidos, a luz não se propaga. Esses meios absorvem e refletem essa luz, e a luz absorvida é transformada em outras formas de energia. III. Nos meios opacos, a luz não passa por eles com tanta facilidade como nos meios transparentes: sua trajetória não é regular. É(são) verdadeira(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) I e III. e) II e III.

4 10. (Ufrgs 2014) Uma câmera fotográfica caseira pode ser construída a partir de uma caixa escura, com um minúsculo orifício (O, na figura) em um dos lados, e uma folha de papel fotográfico no lado interno oposto ao orifício. A imagem de um objeto é formada, segundo o diagrama abaixo. O fenômeno ilustrado ocorre porque a) a luz apresenta ângulos de incidência e de reflexão iguais. b) a direção da luz é variada quando passa através de uma pequena abertura. c) a luz produz uma imagem virtual. d) a luz viaja em linha reta. e) a luz contorna obstáculos. 11. (G1 - ifsc 2014) Quando se vai a um shopping, de modo geral percebemos pessoas passeando com suas famílias, também é comum vê-las observando os produtos nas vitrines e muitas vezes elas não observam só os objetos que se encontram em exposição, como também a imagem de si próprias formada pelo vidro. A formação dessa imagem pode ser explicada pela: a) reflexão parcial da luz. b) reflexão total da luz. c) transmissão da luz. d) refração da luz. e) difração da luz. 12. (G1 - cftmg 2014) Para descrever a formação de sombras, penumbras e imagens em espelho plano, é necessário que a luz visível tenha como principal característica a a) frequência definida. b) amplitude constante. c) propagação retilínea. d) velocidade constante. 13. (Ifsp 2013) Mecanismos do Eclipse A condição para que ocorra um Eclipse é que haja um alinhamento total ou parcial entre Sol, Terra e Lua. A inclinação da órbita da Lua com relação ao equador da Terra provoca o fenômeno da Lua nascer em pontos diferentes no horizonte a cada dia. Se não houvesse essa inclinação, todos os meses teríamos um Eclipse da Lua (na Lua Cheia) e um Eclipse do Sol (na Lua Nova).

5 ( Acesso em: ) Abaixo vemos a Lua representada, na figura, nas posições 1, 2, 3 e 4, correspondentes a instantes diferentes de um eclipse. As figuras a seguir mostram como um observador, da Terra, pode ver a Lua. Numa noite de Lua Cheia, ele vê como na figura I. Assinale a alternativa em que haja correta correspondência entre a posição da Lua, a figura observada e o tipo de eclipse. Lua na posição Figura observada Tipo de eclipse a) 1 III Solar parcial b) 2 II Lunar parcial c) 3 I Solar total d) 4 IV Lunar total e) 3 V Lunar parcial 14. (G1 - ifce 2012) Uma bandeira do Brasil, que se encontra em uma sala escura, é iluminada com luz monocromática de cor azul. As cores

6 apresentadas pelo retângulo, pelo losango, pelas letras da faixa central e pelo circulo são, respectivamente, a) verde, amarela, branca e azul. b) preta, preta, azul e azul. c) preta, preta, preta e azul. d) azul, preta, verde e azul. e) preta, preta, preta e preta. 15. (Ucs 2012) O camaleão é um animal que possui capacidade mimética: pode trocar a coloração de sua pele para reproduzir a cor da superfície com a qual está em contato. Do ponto de vista do comportamento de ondas eletromagnéticas, a pele do camaleão tem a propriedade de a) gerar ondas com todas as frequências desejadas pelo animal. b) mudar suas propriedades de absorção e reflexão das ondas. c) absorver apenas os comprimentos de onda e refletir apenas as frequências. d) absorver apenas as frequências, mas refletir os comprimentos de ondas. e) produzir e emitir ondas com diferentes velocidades no vácuo, mas mesmo comprimento de onda e mesma frequência. 16. (Uftm 2012) Uma câmara escura de orifício reproduz uma imagem de 10 cm de altura de uma árvore observada. Se reduzirmos em 15 m a distância horizontal da câmara à árvore, essa imagem passa a ter altura de 15 cm. a) Qual é a distância horizontal inicial da árvore à câmara? b) Ao se diminuir o comprimento da câmara, porém mantendo seu orifício à mesma distância da árvore, o que ocorre com a imagem formada? Justifique. 17. (Ita 2012) Uma fonte luminosa uniforme no vértice de um cone reto tem iluminamento energético (fluxo energético por unidade de área) HA na área A da base desse cone. O iluminamento incidente numa seção desse cone que forma ângulo de 30 com a sua base, e de projeção vertical S sobre esta, é igual a a) AH A / S b) SH A / A c) AH A / 2S d) 3AH A / 2S e) 2AH 4 / 3S

7 18. (Ufpa 2012) Em 29 de maio de 1919, em Sobral (CE), a teoria da relatividade de Einstein foi testada medindo-se o desvio que a luz das estrelas sofre ao passar perto do Sol. Essa medição foi possível porque naquele dia, naquele local, foi visível um eclipse total do Sol. Assim que o disco lunar ocultou completamente o Sol foi possível observar a posição aparente das estrelas. Sabendo-se que o diâmetro do Sol é 400 vezes maior do que o da Lua e que durante o eclipse total de 1919 o centro do Sol estava a km de Sobral, é correto afirmar que a distância do centro da Lua até Sobral era de a) no máximo km b) no máximo km c) no mínimo km d) no mínimo km e) exatamente km TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O texto a seguir refere-se à(s) seguinte(s) questão(ões). Leia-o com atenção! A TERRA É AZUL! Em 1961, um homem Yuri Gagarin subia, pela primeira vez, ao espaço. O feito posicionou os russos na frente da corrida espacial travada com os Estados Unidos após o fim da Segunda Guerra. Em 2011, comemoramos cinco décadas dessa façanha. Por: Othon Winter Em 12 de abril de 1961, Yuri Alekseevich Gagarin estava a bordo da espaçonave Vostok-1, lançada de uma plataforma em Baikonur, no Cazaquistão, por um foguete Soyuz. Durante o voo, que durou 108 minutos, sendo 90 minutos efetivamente no espaço, completou uma órbita ao redor da Terra, viajando a uma velocidade aproximada de 27 mil km/h. Na descida, foi ejetado da nave quando estava a 7 km de altura e chegou ao solo suavemente, com o auxílio de paraquedas. Em órbita, Gagarin fez algumas anotações em seu diário de bordo. Porém, ao tentar usá-lo, o diário flutuou e voltou para ele sem o lápis, que estava conectado ao livro por uma mola. A partir de então, todos os registros tiveram que ser feitos por meio de um gravador de voz. Como ele era ativado por som, a fita ficou logo cheia, pois muitas vezes o equipamento era ativado pelos ruídos na cápsula. Durante o voo, Gagarin se alimentou e tomou água, mantendo contato contínuo com a Terra por rádio, em diferentes canais, telefone e telégrafo. Ele foi o primeiro ser humano a ver a Terra do espaço. Pôde vê-la como um todo e, entre as observações que fez, uma é marcante. Impressionado com o que via, afirmou: A Terra é azul!. (Trecho adaptado a partir de matéria publicada na Revista Ciência Hoje, vol. 47, ed p )

8 19. (G1 - cftrj 2012) Ele foi o primeiro ser humano a ver a Terra do espaço. Pôde vê-la como um todo e, entre as observações que fez, uma é marcante. Impressionado com o que via, afirmou: A Terra é azul! Assinale a alternativa em que estão corretamente representados os trajetos dos raios luminosos que permitiram a observação da Terra pelo astronauta soviético, a bordo da Vostok-1 há 50 anos. (As setas indicam o sentido de propagação da luz em cada raio luminoso e os desenhos encontram-se fora de escala). a) b) c) d)

9 Gabarito: Resposta da questão 1: [C] Por semelhança de triângulos: i di i 20 mm 6 mm 20 mm 2 i i 4 10 mm o do 6 mm 3000 mm 3000 mm Resposta da questão 2: [B] Como somente incide radiação da cor amarela, - na porção azul, que reflete apenas o comprimento de onda referente a essa radiação, não ocorre reflexão alguma, e ela apresenta coloração negra; - na porção branca, que reflete igualmente todas as radiações, há reflexão somente da radiação amarela e ela apresenta, então, coloração amarela. Resposta da questão 3: [D] A cor de um objeto é a cor da luz que ele mais difunde. As listras de cor vermelha só difundem luz da cor vermelha, não difundindo azul, apresentado-se na cor preta. As listras brancas difundem igualmente todas as radiações. Quando recebem apenas luz azul difundem somente essa radiação, apresentando-se na cor azul. Resposta da questão 4: [B] O conceito sobre visualização de uma cor se dá devido à uma superfície refletir um ou mais espectros da luz branca. Logo, pode-se concluir que: 1. A Lâmina L1 está absorvendo vários espectros de luz, com exceção do da luz verde ( λ VERDE ), que atravessa a lâmina produzindo uma sombra verde. 2. A Lâmina L2 reflete somente o espectro verde ( λ VERDE ), absorvendo os demais e por isto o aparente verde a um observador. Resposta da questão 5: [B] [I] CORRETA. Pois os meios transparentes permitem a propagação regular da luz. Em outras palavras, um observador vê um objeto com nitidez através deste meio. [II] INCORRETA. A dispersão é devida a refração, e não à reflexão. [III] INCORRETA. A luz branca é composta de uma variedade de cores, comumente associada as cores de um arco-íris (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta).

10 Resposta da questão 6: [C] A figura ilustra a situação. Lua entre o Sol e a Terra: lua nova; Terra entre o Sol e a Lua: lua cheia. Resposta da questão 7: [E] - a faixa vermelha continua refletindo a radiação vermelha, mantendo-se na cor vermelha; - as duas faixas brancas e o preenchimento branco das estrelinhas passam a refletir apenas a radiação vermelha, passando, então, a apresentar cor vermelha; - a faixa azul passa a não refletir radiação alguma, apresentando, então, cor preta. Concluindo: a bandeira mostrará somente as cores vermelha e preta. Resposta da questão 8: [B] A cor de um objeto é a cor da luz que a pigmentação dele reflete com mais intensidade. Porém, para refletir essa cor, ela deve estar presente no feixe incidente. Resposta da questão 9: [A] [I] Verdadeira. [II] Falsa. Nos meios translúcidos, a luz propaga-se, porém em trajetória irregular. [III] Falsa. Nos meios opacos, a luz não se propaga. Resposta da questão 10: [D] Princípio da Propagação Retilínea: em um meio transparente e homogêneo a luz propaga-se em linha reta.

11 Resposta da questão 11: [A] Numa placa de vidro podemos ver imagens de objetos que estão do outro lado por refração e podemos ver as imagens de objetos que estão do mesmo lado por reflexão parcial da luz. Resposta da questão 12: [C] É baseado na propagação retilínea da luz que esses fenômenos são explicados. Resposta da questão 13: [D] A correspondência correta é: 1 I: não há eclipse; a Lua está totalmente clara. 2 V: não há eclipse; a Lua está numa região de penumbra, não recebendo luz de todos os pontos do Sol, tendo seu brilho ofuscado. Para um observador na Lua, seria um eclipse parcial do Sol. 3 II: há eclipse; metade da Lua está numa região de sombra, não recebendo luz do Sol. 4 IV: há eclipse total da Lua. Resposta da questão 14: [C] Supondo pigmentação pura: o retângulo verde somente reflete a radiação verde, portanto apresenta cor preta; o losango amarelo somente reflete a radiação amarela, portanto apresenta cor preta; as letras verdes somente refletem a radiação verde, portanto apresentam cor preta; o círculo central é azul porque reflete somente azul, portanto continua apresentando cor azul. Assim, as cores apresentadas são: preta, preta, preta e azul. Resposta da questão 15: [B] A cor de um objeto é a cor (frequência) da luz que ele mais reflete. As demais são radiações absorvidas. Resposta da questão 16: a) ANTES:

12 DEPOIS: H 10cm H.d 10D D d H 15cm H.d 15(D 15) D 15m d 10D 15(D 15) 10D 15D 225 5D 225 D 45m b) A imagem irá diminuir. Observe a justificativa: H h H.d h.d D d H.d h D Note que para H e D constantes a h é diretamente proporcional a d, ou seja se d diminui h também diminui. Vale salientar que apesar da imagem diminuir ela ficará mais nítida sobre a tela, uma vez que, a mesma intensidade luminosa será projetada em uma área menor, aumentado a nitidez. Resposta da questão 17: [D] O enunciado nos remete a figura abaixo.

13 Nessa figura: S 3 S 2S cos30 A '. I A ' 2 A ' 3 A fonte luminosa é uniforme, logo o fluxo Φ é constante em todas as direções. Então, da definição de iluminamento (H): Φ HA A HA Φ A ' HA A ' A HA H A'. II Φ HA ' A Φ HA ' A A ' HA' A' Substituindo (I) e (II): A HA 3 A H H A A ' H A '. 2S 2S 3 Resposta da questão 18: [A] Dados: D S = 400 D L ; d S = km. A figura ilustra a situação descrita. Da semelhança de triângulos:

14 dl ds dl d L DL DS DL 400 DL 4 dl km. Resposta da questão 19: [B] Para que um objeto possa ser visualizado, a luz deve vir da fonte (Sol) incidir sobre o objeto (Terra) e refletir difusamente para os olhos do observador (Gagarin).