Lista 04. F.02 Espelhos Planos e Esféricos

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1 F.02 Espelhos Planos e Esféricos 2º Série do Ensino Médio Turma: Turno: Vespertino Lista 03 Lista 04 Questão 01) Obedecendo às condições de Gauss, um espelho esférico fornece, de um objeto retilíneo de altura y, colocado perpendicularmente ao seu eixo principal, uma imagem direita e de altura 2 y. A distância entre essa imagem e o objeto é de 30 cm. O raio de curvatura desse espelho mede Gab: D a) 10 cm b) 20 cm c) 30 cm d) 40 cm e) 50 cm Questão 02) Com relação à reflexão e à formação de imagens em espelhos planos e esféricos, assinale o que for correto. 01. Se a imagem de um objeto em um espelho côncavo é virtual e maior do que o objeto, então o objeto está localizado entre o centro de curvatura e o foco do espelho. 02. Se um objeto de 20 cm de altura está a uma distância de 10 cm de um espelho plano, então a imagem do objeto está a uma distância maior do que 10 cm do espelho. 04. Quanto mais próximo um objeto estiver do lado refletor de um espelho convexo, maior é a sua imagem. 08. Se um objeto de 30 cm de altura dista 60 cm do lado refletor de um espelho plano, então sua imagem é virtual e mede 30 cm de altura. 16. Um objeto de 2 cm de altura, colocado sobre o eixo principal de um espelho côncavo de 40 cm de raio, e com distância de 30 cm do vértice do espelho no lado refletor, tem uma imagem que dista menos de 35 cm do vértice do espelho. Gab: 12 Questão 03) Dois espelhos esféricos côncavos de 40 cm de raio são colocados a um metro de distância, um de frente para o outro. Uma vela acesa é posicionada a 60 cm de um dos espelhos. A distância entre as duas primeiras imagens formadas da vela é de: Gab: C a) 10 cm. b) 20 cm. c) 30 cm. d) 40 cm. Colégio Paulo VI Aluno (a): Nº.: Disciplina: Física Professor (a): Murilo Gomes Data: / / 2014 Questão 04) A imagem de um objeto formada por um espelho côncavo mede metade do tamanho do objeto. Se o objeto é deslocado de uma distância de 15 cm em direção ao espelho, o tamanho da imagem terá o dobro do tamanho do objeto. Estime a distância focal do espelho e assinale a alternativa correta. a) 0,1cm

2 Gab: C b) 0, 1 cm c) 10 cm d) 15 cm e) 20 cm Questão 05) Um espelho esférico convexo reflete uma imagem equivalente a 3/4 da altura de um objeto dele situado a uma distância p1. Então, para que essa imagem seja refletida com apenas 1/4 da sua altura, o objeto deverá se situar a uma distância p2 do espelho, dada por Gab: A a) p2 = 9p1. b) p2 = 9p1/4. c) p2 = 9p1/7. d) p2 = 15p1/7. e) p2 = 15p1/7. Questão 06) Uma vela acesa se encontra entre um espelho esférico côncavo e uma parede. A distância entre o espelho e a parede é de 220cm e a imagem que se forma da vela sobre a parede é 10 vezes maior que a vela. Qual é o raio do espelho (em centímetros)? Gab: R = 40cm Questão 07) A imagem I de uma fonte puntiforme P foi obtida através de um espelho côncavo colocado à direita da fonte, cujo centro de curvatura se encontra no ponto C. a) Calcule a distância da fonte ao vértice do espelho côncavo. b) Substituindo-se o espelho côncavo por um convexo, cujo vértice se encontra no ponto C, e sabendo-se que a distância entre P e I não se altera, calcule a distância da fonte ao centro de curvatura desse espelho convexo. Gab: a) p = 60cm b) d = 60cm Questão 08) Um estudante de física está posicionado a uma distância de 12 m de um espelho plano. Se ele se deslocar a uma velocidade de 2,0 m/s em direção ao espelho, em quanto tempo estará a um metro de distância da sua imagem? Gab: t = 5,75 s Questão 09) Uma pessoa a 10 m de um grande espelho plano vertical se aproxima dele ao longo da direção perpendicular ao espelho. A velocidade da pessoa em relação à sua imagem é constante e igual a 1 m/s. Em quanto tempo a pessoa irá bater no espelho? a) 5 s

3 Gab: D b) 10 s c) 15 s d) 20 s e) 25 s Questão 10) Um espelho esférico de 10cm de foco é colocado a 30cm de um anteparo, no qual é fixado um arame de 14cm ( 1 m 10g.c, c 0,14J/gº C e 5 10 º C ) com uma lâmpada de 50 W na extremidade, como mostra a figura. O espelho e o anteparo são fixos. Gab: B Supondo que todo calor dissipado pela lâmpada seja absorvido pelo arame, a sua imagem ficará nítida no anteparo após a) 100 s. b) 200 s. c) 300 s. d) 400 s. e) 500 s. Questão 11) Entre dois espelhos planos, perpendiculares entre si, colocase um objeto P a 1,5 cm de um deles e a 2,0 cm do outro, como representa a figura. Gab: E O número de imagens que se obtém e a distância do objeto à imagem mais afastada, em cm, valem, respectivamente, a) 2 e 3. b) 2 e 4. c) 3 e 3. d) 3 e 4. e) 3 e 5.

4 Questão 12) A figura representa um objeto AB e sua imagem A B, ambos reais, obtidas com o auxílio de um espelho esférico, de eixo principal ab. a) qual é a natureza do espelho? b) determine graficamente a posição do espelho, seu foco principal e seu centro de curvatura. Questão 13) Um objeto linear AB é colocado perpendicularmente ao eixo principal de um espelho esférico côncavo de centro de curvatura C, foco principal F e vértice V. a) associe as colunas: Posição do objeto 1) entre F e V. 2) entre F e C. 3) além de C. Características da Imagem I) real, invertida e maior. II) real, invertida e menor. III) virtual, direita e maior. b) represente esquematicamente o espelho, o objeto e a imagem conjugada, para cada posição do objeto descrita no item anterior. Questão 14) Um objeto está situado a 30 cm de um espelho esférico côncavo. A correspondente imagem tem a mesma altura do objeto. Qual é a distância do foco F ao vértice V do espelho? Questão 15) Num anteparo a 30 cm do espelho esférico forma-se uma imagem nítida de um objeto real situado a 10 cm do espelho. Determine: a) a natureza do espelho. b) a distância focal e o raio de curvatura do espelho. Questão 16) Um observador, estando a 20 cm de distância de um espelho esférico, vê sua imagem direita e ampliada três vezes. Determine: a) o tipo de espelho. b) sua distância focal. Questão 17) Um espelho conjuga de um objeto situado a 30 cm dele, uma imagem direita três vezes menor do que o objeto. Determine: a) o tipo de espelho. b) sua distância focal. c) a distância da imagem ao espelho. Questão 18) Em um espelho esférico, a distância entre um objeto e sua imagem (ambos reais) mede 30 cm. Sabendo que o objeto apresenta altura quatro vezes maior do que a imagem determine o raio de curvatura do espelho. Questão 19) Um objeto linear de altura h está assentado perpendicularmente no eixo principal de um espelho esférico, a 15 cm de seu vértice. A imagem produzida é direita e tem altura de h/5. Este espelho é: a) côncavo, de raio 15 cm. b) côncavo, de raio 7,5 cm. c) convexo, de raio 7,5 cm. d) convexo, de raio 15 cm. e) convexo, de raio 10 cm. Questão 20) Uma aluna visitou um estande de óptica de uma feira de ciências e ficou maravilhada com alguns experimentos envolvendo espelhos esféricos. Em casa, na hora do jantar, ela observou que a imagem do seu rosto aparecia invertida em frente à frente de uma concha que tinha a forma de uma calota esférica, como mostra a figura abaixo.

5 Considerando-se que a imagem formou-se a 4 cm do fundo da concha e a 26 cm do rosto da aluna, calcule, em milímetros, o raio da esfera que delimita a concha, como indicado na figura. a) 60 b) 70 c) 80 d) 90 e) 100 Questão 21) Um objeto situado a 20 cm de um espelho côncavo forma uma imagem real de tamanho igual ao do objeto. Se o objeto for deslocado para 10 cm do espelho, a nova imagem aparecerá a uma distância: a) 10 cm b) 15 cm c) 20 cm d) 30 cm e) infinita. Questão 22) Um objeto é colocado diante de um espelho esférico. Considere os seguintes fatos referentes ao objeto e à sua imagem. I) O objeto está a 6 cm do espelho. II) o aumento transversal da imagem é 5. III) a imagem é invertida. A partir dessas informações, está correto afirmar que o(a): a) espelho é convexo. b) raio de curvatura do espelho vale 5 cm. c) distância focal do espelho vale 2,5 cm. d) imagem do objeto é virtual. e) imagem está situada a 30 cm do espelho. Questão 23) Um espelho côncavo tem 24 cm de raio de curvatura. Olhando para ele de uma distância de 6,0 cm, qual o tamanho da imagem observada de uma cicatriz de 0,5 cm, existente no seu rosto? a) 0,5 cm b) 1,0 cm c) 1,5 cm d) 2,0 cm e) 2,5 cm F.01 Calorimetria 1- Um corpo de massa 200 g é aquecido por uma fonte de potência constante e igual a 200 calorias por minuto. O gráfico mostra como varia, no tempo, a temperatura do corpo. Determine a capacidade térmica do corpo e o calor específico da substância que o constitui.

6 2- Um corpo de massa 50 g recebe 300 cal e sua temperatura sobe de -10 ºC até 20 ºC. Determine a capacidade térmica do corpo e o calor específico da substância que o constitui. 3- Um quilograma de glicerina, de calor específico 0,6 cal/g.ºc, inicialmente a -30 ºC recebe cal de uma fonte. Determine a temperatura final da glicerina. 4- Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 cal. Para produzir um aquecimento de 30 ºC em 50 g de um líquido são necessários 15 min. Determine o calor específico do líquido e a capacidade térmica dessa quantidade de líquido. 5- Para sofrer determinada variação de temperatura, um bloco metálico deve permanecer 3 min em presença de uma fonte de fluxo constante. A mesma massa de água, para sofrer a mesma variação de temperatura, exige 12 min em presença da fonte (calor específico da água 1 cal/g.ºc). Determine o calor específico do metal. 6- Um corpo é colocado em presença de uma fonte térmica de fluxo 2 cal/s. O gráfico do aquecimento em função do tempo, em minutos, é o apresentado. Sendo 60 g a massa do corpo, determine sua capacidade térmica e o calor específico do material que o constitui. 7- Um broche de prata de massa 20 g a 160 ºC é colocado em 28 g de água inicialmente a 30 ºC. Qual será a temperatura final de equilíbrio térmico, admitindo trocas de calor apenas entre a prata e a água? (dados: calor específico da prata = 0,056 cal/g.ºc) 8- Num calorímetro de capacidade térmica 8,0 cal/ºc, inicialmente a 10 ºC, são colocados 200 g de um líquido de calor específico 0,40 cal/g.ºc. Verifica-se que o equilíbrio térmico se estabelece a 50 ºC. Determine a temperatura inicial do líquido. 9- No interior de um calorímetro de capacidade térmica 6 cal/ºc encontram-se 85 g de um líquido a 18 ºC. Um bloco de cobre de massa 120 g e calor específico 0,094 cal/g.ºc, aquecido a 100 ºC, é colocado dentro do calorímetro. O equilíbrio térmico se estabelece a 42 ºC. Determine o calor específico do líquido. 10- Colocam-se 500 g de ferro (c = 0,1 cal/g.ºc) a 42 ºC num recipiente de capacidade térmica desprezível contendo 500 g de água a 20 ºC. Determine a temperatura final de equilíbrio térmico. 11- Um bloco de alumínio (c = 0,22 cal/g.ºc) de massa 100 g é deixado no interior de um forno até entrar em equilíbrio térmico com ele. Logo ao ser retirado, é colocado em g de água a 30 ºC. A temperatura de equilíbrio térmico é 32 ºC. Determine a temperatura do forno. 12- Na determinação do calor específico de um metal, aqueceu-se uma amostra de 50 g desse metal a 98 ºC e a amostra aquecida foi rapidamente transferia para um calorímetro de cobre bem isolado. O calor específico do cobre é 0,093 cal/g.ºc e a massa de cobre no calorímetro é de 150 g. no interior do calorímetro há 200 g de água, cujo calor específico é

7 1,0 cal/g.ºc. A temperatura do calorímetro e da água antes de receber a amostra aquecida era de 21,0 ºC. Após receber a amostra, e restabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura atingiu 24,6 ºC. Determine o calor específico do metal em questão. 13- Um calorímetro de capacidade térmica 40 cal/ºc contém 110 g de água a 90 ºC. Que massa de alumínio (c = 0,2 cal/g.ºc), a 20 ºC devemos colocar nesse calorímetro para resfriar a água a 80 ºC? 14. Um bloco de cobre (c = 0,095 cal/g.ºc) de massa 300 g é aquecido até a temperatura de 88 ºC. A seguir é colocado em 548 g de água contidos em um calorímetro de alumínio (c = 0,22 cal/g.ºc) que está a temperatura de 25 ºC. O equilíbrio térmico se estabelece a 28 ºC. Determine a massa do calorímetro. 15. Para resfriar um motor de um automóvel, faz-se circular água por ele. A água entra no motor a uma temperatura de 80 ºC com vazão de 0,4 L/s, e sai a uma temperatura de 95 ºC. A água quente é resfriada a 80 ºC no radiador, voltando em seguida para o motor através de um circuito fechado. a) qual é a potência térmica absorvida pela água ao passar pelo motor? Considere o calor específico da água igual a J/kg.ºC e sua densidade igual a kg/m 3. b) quando um aditivo para radiador é acrescentado à água, o calor específico da solução aumenta para J/kg.ºC, sem mudança na sua densidade. Caso essa solução a 80 ºC fosse injetada no motor em lugar da água, e absorvesse a mesma potência térmica, qual seria a sua temperatura na saída do motor? 16- Um bloco de gelo com massa de 600 g encontra-se a 60 ºC. a) Determine a quantidade de calor necessária para transformar esse bloco de gelo em água a 30 ºC. b) Construa a curva de aquecimento. 17- O gráfico mostra a variação da temperatura de 20 g de uma substância pura inicialmente sólida em função da quantidade de calor fornecido a ela. a) Qual a temperatura de fusão da substância? b) Determine o calor específico da substância na fase sólida e o calor latente de fusão. 18- Quantas calorias são necessárias para que 0,5 L de água a 20 ºC evapore totalmente? (dados: densidade da água = 1 g / cm 3 ). 19- Quantos gramas de gelo, a 0 ºC, devem ser misturados a 280 g de água a 45 ºC, de modo que a temperatura final da mistura seja igual a 20 ºC? 20- Para resfriar uma jarra de água a 22 ºC, acrescentam-se 50 g de gelo a 0 ºC. O equilíbrio térmico estabelece-se à 20 ºC. A massa total, em quilogramas, equivale, aproximadamente a: a) 1,4 b) 2,1 c) 2,6 d) 3,2 21- Em uma experiência em alto mar (pressão 1 atm) forneceram-se cal a 150 g de água a 10 ºC. A massa de vapor de água a 100 ºC, obtido à pressão de 1 atm, foi de: a) 9 g b) 12 g

8 c) 15 g d) 18 g e) 21 g 22- Num recipiente de capacidade térmica desprezível são colocados 20 g de gelo a 10 ºC juntamente com 200 g de um metal à temperatura X ºC. Atingindo o equilíbrio térmico verifica-se a existência de 8,0 g de gelo flutuando sobre a água. Admitindo que não há troca de calor com o ambiente, a temperatura inicial do metal, em ºC, era de: Calor específico do metal = 0,050 cal/g.ºc. a) 106 b) 90 c) 46 d) 14 e) Em um laboratório, um estudante misturou uma certa massa de água, a 30ºC, com igual quantidade de gelo, a 40 ºC. Determine, em graus Celsius, a temperatura de equilíbrio da mistura obtida pelo estudante. 24- O comprimento de uma barra A é 7 cm maior que o de outra barra B, em qualquer temperatura. O coeficiente de dilatação linear da barra A é ºC -1 e o da barra B é ºC -1. O comprimento da barra A, a 0 ºC, em cm, vale: a) 45 b) 35 c) 28 d) 21 e) Uma régua de aço, de forma retangular, tem 80 cm de comprimento e 5,0 cm de largura à temperatura de 20 ºC. Suponha que a régua tenha sido colocada em um local cuja temperatura é 120ºC. Considerando-se o coeficiente de dilatação linear do aço 1, ºC -1, a variação do comprimento da régua é: a) 0,088 cm b) 0,0055 cm c) 0,0075 cm d) 0,0935 cm e) 0, Certo material possui coeficiente de dilatação linear de valor 5, ºC -1. Um corpo sólido, constituído desse material, com volume de 100,00 mm 3 à temperatura 0 ºC, foi aquecido até 200 ºC, sem sofrer mudança de estado. O volume do sólido passou, em mm 3, a; a) 300,00 b) 210,00 c) 200,20 d) 105,00 e) 100, Um recipiente de vidro, com capacidade de 3000 cm 3, está completamente cheio com líquido a 0 ºC. O conjunto é aquecido a 100 ºC e observa-se que 15 cm 3 desse líquido extravasam do recipiente. Considerando o coeficiente de dilatação linear do vidro como sendo constante e igual a ºC -1, o coeficiente de dilatação real desse líquido é igual a:

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