PROF. 2 o ANO FÍSICA PADRÃO VOL. IV

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1 PROF. 2 o ANO FÍSICA PADRÃO VOL. IV

2 Direção Executiva: Fabio Benites Gestão Editorial: Maria Izadora Zarro Diagramação, Ilustração de capa e Projeto Gráfico: Alan Gilles Mendes Alex França Dominique Coutinho Erlon Pedro Pereira Estevão Cavalcante Paulo Henrique de Leão Estagiários: Amanda Silva Fabio Rodrigues Gabriel Sousa Gustavo Macedo Lucas Araújo Autores: Biologia: Alexandre Bandeira Filosofia: Gustavo Bertoche Física: Wilmington Collyer Geografia: Gonzalo Lopez História: Roberto José Alves Leitura e Produção: Vinícius Carvalho Língua Espanhola: Mizael Souza Língua Inglesa: Caroline Carvalho Língua Portuguesa: Vinícius Carvalho Literatura: Vinícius Carvalho Matemática: Ricardo Viz Química: André Ventura Sociologia: Anne Nunes Irium Editora Ltda Rua Desembargador Izidro, n o Tijuca - RJ CEP: Fone: (21) Atualizações: Língua Espanhola: Karina Paim Língua Inglesa: Maria Izadora Zarro Matemática: Gabriella Moreira Química: Beattriz Guedes É proibida a reprodução total ou parcial, por qualquer meio ou processo, inclusive quanto às características gráficas e/ou editoriais. A violação de direitos autorais constitui crime (Código Penal, art. 184 e, e Lei nº 6.895, de 17/12/1980), sujeitando-se a busca e apreensão e indenizações diversas (Lei nº 9.610/98).

3 Apresentação: Olá, querido aluno. O material da Irium Educação foi elaborado por professores competentes e comprometidos com uma proposta de educação exigente e plural. Neste livro, você encontrará uma teoria na medida certa, focada nas informações mais importantes hoje em dia, e muitos exercícios para fortalecer sua aprendizagem e preparação para os desafios futuros. Vamos conhecer um pouco mais sobre este livro? Todo capítulo inicia com uma capa, onde você encontrará uma imagem ilustrativa e os objetivos de aprendizagem. Estes resumem o que queremos que você aprenda. Quando chegar no final do capítulo, se você quiser saber se aprendeu o que é realmente importante, volte na capa e verifique se alcançou cada um dos objetivos propostos. Antes de entrarmos na teoria, em cada capítulo, você encontrará uma contextualização. Ela funciona para mostrar para você porque o assunto é importante e como você poderá usar esse conhecimento no seu dia a dia.

4 No meio do caderno, quando estiver estudando, você encontrará inserções com informações relevantes e que conversam com portais da Irium Educação. É o caso do box Como pode cair no ENEM?, que trazem temas conectados ao assunto do capítulo e propõem questões do ENEM ou com o estilo da prova. Você poderá resolver os exercícios no seu caderno ou acessar o portal comopodecairnoenem. com.br. Lá você também encontrará todas essas questões resolvidas em vídeo. Outra inserção interessante, que visa oferecer mais conhecimento relevante, é o 4News. Nessa seção, será possível acessar notícias recentes que conectam o tema do capítulo com uma informação importante para a sua formação e para os diversos vestibulares. Na apostila, essas informações estão resumidas, mas poderá acessar esse conteúdo, produzido pela nossa equipe de professores, na íntegra, através do portal 4newsmagazine.com.br ou utilizando o QR code inserido no box. Uma das principais marcas dos livros da Irium Educação são os exercícios, que primam pela quantidade e qualidade. Para ajudar os alunos a tirarem suas dúvidas, existem inúmeras questões com soluções gravadas em vídeo. Elas aparecem com uma câmera e um código. Para acessar a solução, utilize o código no campo de busca no espaço destinado (videoteca) no nosso site irium.com.br/videoteca ou até mesmo no Youtube. Além dos exercícios tradicionais, de concursos, propomos uma atividade mais experimental no final de cada capítulo. Na seção Pesquisando, você encontrará uma proposta de reflexão e/ou pesquisa com o intuito de tornar o aprendizado teórico mais prático e concreto. Essa atividade poderá ser usada para seminários e apresentações, de acordo com a agenda pedagógica da escola. Para finalizar, que tal encontrar um conteúdo ideal para aquelas revisões na véspera de provas e concursos? Essa é a proposta da seção Resumindo, na última página de cada capítulo. Aqui, você encontrará uma síntese com as principais informações do capítulo, como as fórmulas mais importantes, que você não pode esquecer. A equipe da Irium Educação acredita em uma formação exigente, completa e divertida. Esperamos que este livro possa proporcionar isso a você. #vamboraaprender A Educação é a arma mais poderosa que você pode usar para mudar o mundo. Fabio Benites Diretor-geral (Nelson Mandela)

5 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2017 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2º ANO 2016 / 2017 FÍSICA 1 o BIMESTRE EM2FIS01: Eletrostática: como se comportam as cargas elétricas? Compreender e reconhecer um corpo eletrizado a partir do conhecimento do módulo da carga elétrica fundamental e compreender os princípios fundamentais da eletroestática; Compreender e reconhecer processos de eletrização; Compreender a Lei de Coulomb e interpretar o gráfico da força elétrica em função da distância; Compreender o conceito e saber calcular o campo elétrico gerado por uma carga puntiforme e por várias cargas puntiformes; Entender o conceito de campo elétrico uniforme e saber calcular o trabalho de uma força elétrica nesse campo. EM2FIS02: Eletrodinâmica: introdução às Leis de Ohm Compreender a Primeira e a Segunda Lei de Ohm; Entender e relacionar Energia elétrica com Potência elétrica; Calcular as grandezas elétricas em circuitos com resistores associados em série, em paralelo e/ou mista. EM2FIS03: Eletrodinâmica: como resolver problemas de circuitos elétricos? Compreender o uso e a função dos diferentes elementos de um circuito; Entender o que é um Gerador (ideal e não ideal), a força eletromotriz produzida por ele e como calcular seu rendimento; Saber calcular a força eletromotriz e a resistência interna equivalente de uma associação de Geradores (em paralelo e em série). 2 O BIMESTRE EM2FIS04: Magnetismo: o que precisamos saber sobre fenômenos magnéticos? Compreender o que é o imã e suas características (polos magnéticos, lei das ações magnéticas e inseparabilidade dos polos); Entender o campo magnético de um imã e saber representá-lo através das linhas de indução; Compreender a Terra como um grande imã e relacioná-la com o funcionamento das bússolas; Saber calcular a força magnética sofrida por uma carga na presença de um campo magnético, utilizando a regra da mão direita ou esquerda. EM2FIS05: Termologia: como estudar o calor e sua propagação? Conhecer o conceito de temperatura e as diversas escalas de medidas (Celsius, Fahrenheit e Kelvin), e saber calcular as conversões de uma escala para outra; 1

6 Definir o que é Calor e os seus meios de propagação; Entender as grandezas importantes para o estudo da calorimetria (calor específico, capacidade térmica e calor latente); Compreender a equação fundamental da calorimetria e saber utilizá-la em diferentes contextos; Saber calcular a potência fornecida por uma fonte de calor; Reconhecer um sistema termicamente isolado e compreender as condições do equilíbrio térmico; Conseguir calcular a dilatação térmica (linear, superficial e volumétrica) sofrida por um corpo sólido ou líquido. 3 o BIMESTRE EM2FIS07: Termologia: estudando gases e energia Compreender os postulados básicos da Teoria Cinética dos Gases; Saber a Lei Geral dos Gases e os diferentes tipos de transformações (isotérmica, isobárica, isométrica e adiabática); Entender e saber aplicar a Lei de Clapeyron para transformações gasosas com massa variável e para mistura de gases perfeitos; Compreender o que é a Energia interna de um gás e saber calcular o trabalho realizado ou sofrido por um gás; Saber e entender a definição do enunciado da Primeira Lei da Termodinâmica. EM2FIS08: Ondulatória: conhecendo os elementos e o comportamento de ondas Compreender o conceito de onda e identificar as diferentes classificações de ondas; Saber características importantes, como a amplitude, o comprimento, a frequência e o período de uma onda; Saber calcular a velocidade de uma onda; Compreender os fenômenos ondulatórios e a interferência de ondas; Entender os fenômenos acústicos relacionados ao Som, cordas vibrantes e tubos sonoros. 4 o BIMESTRE EM2FIS09: Óptica Geométrica: quais são os conceitos basicos da luz? Conhecer e aplicar os princípios e fundamentos da óptica geométrica; Compreender o comportamento da luz quando sofre reflexão em espelhos planos e esféricos; Entender como ocorre a formação da imagem e saber classificá-las; Conhecer os tipos de lentes e saber classificá-las em relação a suas características ópticas; Compreender e saber utilizara equação de Gauss. EM2FIS10: Óptica Geométrica: estudando espelhos e lentes Compreender relações políticas, econômicas e sociais dos dois países; Compreender o conceito de refração e o comportamento da luz nessa situação; Identificar fenômenos onde ocorre a refração da luz; Compreender o fenômeno da reflexão total (ângulo limite) e o dioptro plano; Com base no estudo da óptica geométrica e dos fenômenos ópticos, identificar e compreender nos instrumentos ópticos e no aparelho óptico humano, esses fenômenos estudados. 2

7 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2017 ORIENTADOR METODOLÓGICO PADRÃO ENSINO MÉDIO 2017/2018 O material didático da Irium Educação foi reformulado para o biênio 2017/2018 com o intuito de estar atualizado com as demandas educacionais dos principais concursos do país e alinhado com os pilares educacionais elementares defendidos pela editora. Além de conter um projeto pedagógico de vanguarda, o projeto gráfico é totalmente inovador. O design de cada página foi projetado para ser agradável para a leitura e atrativo visualmente, favorecendo a aprendizagem. Há uma identidade visual para cada disciplina e as seções são marcadas com foco artístico e acadêmico. Veja algumas páginas: 1

8 Didaticamente, há um projeto traçado que envolve fundamentos pedagógicos de vanguarda. Além disso, o material impresso dialoga com sites e aplicativos, e vídeos dispostos na videoteca do irium.com.br. Confira os fundamentos pedagógicos do material e suas justificativas: Fundamento 01: Apresentar um conteúdo com ementa e nível de acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), refletidos pelos principais concursos do país do referido segmento. Descrição: O conteúdo de cada série segue as orientações dos PCNs e conteúdo programático do exame nacional do Ensino Médio (ENEM). Existem duas linhas de material. O pacote Otimizado aborda todo o conteúdo dividido em três anos, enquanto o Padrão encerra todo o conteúdo nos dois primeiros anos, e o terceiro ano funciona como um pré-vestibular abordando toda a ementa do ENEM e dos principais vestibulares do Brasil. Fundamento 02: Alinhar desde o princípio os objetivos pedagógicos de cada caderno (capítulo). Descrição: Ainda na capa de cada caderno (capítulo), professores e alunos encontrarão os objetivos a serem alcançados naquela unidade. Dessa forma, pretende-se que docentes e discentes comecem com o objetivo em mente, ou seja, que tenham clareza desde o início dos objetivos. Como funciona na prática? Logo na capa do caderno, sugerimos que o professor apresente os objetivos pedagógicos do caderno, ou seja, o que o aluno deve assimilar e quais competências ele deve desenvolver, quando o caderno estiver com a teoria lecionada e os exercícios realizados. Na capa do caderno de Hidrostática, ao lado, ao ler os objetivos da unidade, junto com os alunos, o professor deixa claro que visa ensinar, para compreensão dos alunos, compreender os conceitos de pressão, massa específica e densidade de um corpo, assim como o teorema de Stevin, de Arquimedes e o princípio de Pascal. 2

9 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2017 Fundamento 03: Transcender o conteúdo tradicional, a partir do diálogo entre este e outros saberes, não previstos na Base Nacional Comum, mas considerados relevantes para a formação do jovem, segundo a visão da Irium Educação. Descrição: Além do conteúdo tradicional, o material do Ensino Médio é focado em novos saberes essenciais para a formação dos jovens hoje em dia. Saberes como Economia, Noções de Nutrição, Geopolítica e Meio Ambiente são apresentados de forma dialógica com os conteúdos tradicionais. De forma prática, em cada caderno há pelo menos uma inserção transdisciplinar em formato de observação. Essas inserções surgem no material impresso em uma versão reduzida e o artigo na íntegra pode ser acessado no site do projeto 4newsmagazine.com.br. Como funciona na prática? As inserções são apresentadas em um quadro específico e o conteúdo é exposto pela bandeira interdisciplinar 4NEWS MAGAZINE. Esta é uma revista de atualidades que possui uma linguagem própria da adolescência, o que gera identificação com os alunos. Com isso, terão a oportunidade de ler, entender e debater temas importantes do Brasil e do mundo de uma forma mais interessante para a faixa etária que se encontram. Para os professores, fica a sugestão de utilizar esses artigos transdisciplinares para apresentar como o conteúdo presente dialoga com outros, estendendo a aprendizagem e mostrando outras áreas do conhecimento com as quais alguns alunos, com certeza, irão se identificar. Esse fundamento do material didático é uma grande oportunidade para fazer conexões entre os saberes, valorizando cada um e ainda mais a sinergia entre eles. Além do artigo presente na apostila, os educadores podem incentivar os discentes a acessar o conteúdo completo, no site, possibilitando a navegação por outros artigos e, consequentemente, o acesso a mais informações de qualidade. Veja no recorte abaixo, como a notícia sobre a influência da igreja católica na geopolítica mundial foi utilizada para dialogar com o caderno de História do 3º ano Formação do Brasil colonial, enriquecendo ainda mais o conhecimento cultural do aluno. 3

10 Fundamento 04: Sugerir contextos para apresentação dos conteúdos a fim de tornar o aprendizado mais prático e concreto para o aluno. Descrição: Um desafio para os educadores é não cair no conteudismo puro, distante da aplicabilidade desses e da realidade dos alunos. Para isso não acontecer, o material traz sugestões de contextualizações para o início do conteúdo, além de outras exemplificações práticas ao longo da apresentação da teoria. Como funciona na prática? Na segunda página de cada caderno, há uma charge, uma tirinha, uma citação, um meme ou outra representação que o professor pode usar como gancho para iniciar a sua aula de forma contextualizada, trazendo mais significado para o aprendizado desde o início da aula. Repare que o texto abaixo (à esquerda) propõe uma reflexão sobre o porquê alguns corpos flutuam e outros não. Essa provocação cabe perfeitamente para o início da exposição, considerando que se pretende explicar o conceito de hidrostática, ou seja, ciência que estuda os líquidos em equilíbrio estático. No outro exemplo (à direita), o autor inseriu uma imagem para criticar a concentração fundiária no Brasil. 4

11 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2017 Fundamento 05: Promover uma linguagem mais dialógica e sedutora para o aluno, a fim de sensibilizá-lo para a importância do conteúdo, facilitando o processo de aprendizagem. Descrição: A forma como as informações são apresentadas é essencial para criar simpatia ou rejeição por parte dos alunos. Pensando nisso, reformulamos a linguagem do material, especialmente no início de cada caderno, na primeira impressão, para que ela fosse mais atrativa para os jovens. Assim, o texto conversa com o leitor, favorecendo a apresentação do conteúdo e evitando rejeições devido a forma como ele é apresentado. Como funciona na prática? Os textos do material não possuem linguagem coloquial, eles são técnicos. Porém, não são puramente técnicos no sentido tradicional. Eles buscam uma aproximação do educando, como se o autor estivesse conversando com o leitor. Esse tipo de construção favorece a compreensão, e os professores podem usar isso em exercícios como: reescreva determinado texto com suas palavras, deixando claro o que você entendeu. Nos textos tradicionais, normalmente, os alunos têm dificuldade de entenderem sozinhos. Veja os textos abaixo como são convidativos. 5

12 Fundamento 06: Articular conteúdo e exercícios de forma planejada, a fim de tirar o melhor proveito desses últimos, funcionando como validação dos conceitos básicos trabalhados ou espelhando a realidade dos mais diversos concursos. Descrição: Há três seções de exercícios tradicionais. Os Praticando possuem o aspecto de validação da aprendizagem, os Aprofundando refletem a clássica abordagem dos concursos e os Desafiando (somente na versão Padrão) são os mais difíceis, até mesmo para os principais concursos do país. Existem também, em todas as seções, questões resolvidas em vídeo. Elas estão sinalizadas com um ícone de uma câmera, que indica que há solução gravada, e podem ser localizadas pelo código justaposto. Através desse código, o aluno-usuário deverá acessar a área da Videoteca, localizada em irium.com.br. Como funciona na prática? Os exercícios Praticando, por serem validações da aprendizagem, permeiam a teoria, ou seja, teoria 1 praticando 1 teoria 2 praticando 2... Os Aprofundando servem como mini simulados de concursos e são recomendados para casa para serem corrigidos na aula seguinte. Os Desafiando, por serem os mais difíceis, podem valer pontos extras em atividades a parte. Fundamento 07: Incentivar o aluno a estender sua aprendizagem além da sala de aula, seja com links para sites e aplicativos ou através de atividades complementares de pesquisa e reflexão. Descrição: O material possui também atividades não ortodoxas. As questões tradicionais são testes para verificar se o aluno consegue reproduzir aquilo que deveria ser aprendido. Na seção Pesquisando, o material propõe exercícios novos, que incentivam a pesquisa on-line e off-line, reflexões sobre escolhas e comportamentos e servem também, para possibilitar a atuação dos responsáveis na educação formal do filho, pois podem ajudá-los nas pesquisas e reflexões sugeridas pela atividade. Para o terceiro ano, não há a sugestão da atividade Pesquisando, mas uma seção denominada Competências e Habilidades onde são informadas e trabalhadas as cento e vinte habilidades da matriz de referência do ENEM. 6

13 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2017 Como funciona na prática? A seção Pesquisando é constituída de exercícios fora da caixinha, isto é, aqueles que exigem pesquisas e/ou reflexões. Há algumas utilizações pedagógicas interessantes para essa seção. Exemplos: 1) O professor poderia pedir um caderno separado para registro desses exercícios. Ao final ele teria um verdadeiro portfólio da produção dos alunos ao longo de determinado tempo; 2) Os pais poderiam ser convidados a participar da educação formal do filho, ajudando-o ou simplesmente perguntando sobre os temas abordados nesses exercícios, pois são mais fáceis para esse intuito do que os exercícios tradicionais; 3) O aluno poderia exercitar sua oratória apresentando atividades propostas nessa seção; 4) Alguns Pesquisando podem ser usados como temas para debates em sala, desenvolvendo as habilidades de ouvir e compreender o outro, além, obviamente, da capacidade de argumentação. A seção Competências e Habilidades, presente no material do terceiro ano, informa qual(is) habilidade(s) está(ão) relacionada(s) àquele conteúdo, qualificando o educando nesse conteúdo. Fundamento 08: Oferecer informações sintetizadas, a fim de atender momentos de revisão do conteúdo. Descrição: No final de todo caderno, apresentamos uma seção denominada Resumindo, onde é apresentada uma síntese do conteúdo do caderno. O intuito é possibilitar que o aluno tenha um resumo bem construído para uma revisão rápida, quando necessária. 7

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15 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 2017 FÍSICA CONTEÚDO PROGRAMÁTICO ENSINO MÉDIO 2017 o 2 ano 4 o bimestre: Aula: 29 Tópico: Óptica Geométrica: quais são os conceitos basicos da luz? Objetivos: Conhecer e aplicar os princípios e fundamentos da óptica geométrica; Compreender o comportamento da luz quando sofre reflexão em espelhos planos e esféricos; Entender como ocorre a formação da imagem e saber classificá-las; Conhecer os tipos de lentes e saber classificá-las em relação a suas características ópticas; Compreender e saber utilizara equação de Gauss; Subtópicos: Conceitos básicos; A reflexão da luz; O espelho plano Exercícios: Praticando 1 ao 6 Para casa: Praticando 7 ao 15 Aula: 30 Tópico: Óptica Geométrica: quais são os conceitos basicos da luz? Objetivos: Conhecer e aplicar os princípios e fundamentos da óptica geométrica; Compreender o comportamento da luz quando sofre reflexão em espelhos planos e esféricos; Entender como ocorre a formação da imagem e saber classificá-las; Conhecer os tipos de lentes e saber classificá-las em relação a suas características ópticas; Compreender e saber utilizara equação de Gauss; Subtópicos: Os espelhos esféricos; Equação de Gauss Exercícios: Praticando 16 ao 23 Para casa: Aprofundando Aula: 31 Tópico: Óptica Geométrica: quais são os conceitos basicos da luz? Objetivos: Conhecer e aplicar os princípios e fundamentos da óptica geométrica; Compreender o comportamento da luz quando sofre reflexão em espelhos planos e esféricos; Entender como ocorre a formação da imagem e saber classificá-las; Conhecer os tipos de lentes e saber classificá-las em relação a suas características ópticas; Compreender e saber utilizara equação de Gauss; Subtópicos: x Exercícios: Aprofundando Para casa: Desafiando e Pesquisando Aula: 32 Tópico: Óptica Geométrica: refração da luz e lentes esféricas Objetivos: Compreender relações políticas, econômicas e sociais dos dois países; Compreender o 9

16 conceito de refração e o comportamento da luz nessa situação; Identificar fenômenos onde ocorre a refração da luz; Compreender o fenômeno da reflexão total (ângulo limite) e o dioptro plano; Com base no estudo da óptica geométrica e dos fenômenos ópticos, identificar e compreender nos instrumentos ópticos e no aparelho óptico humano, esses fenômenos estudados; Subtópicos: A refração da luz; Exercícios: x Para casa: Praticando 1 ao 10 Aula: 33 Tópico: Óptica Geométrica: refração da luz e lentes esféricas Objetivos: Compreender relações políticas, econômicas e sociais dos dois países; Compreender o conceito de refração e o comportamento da luz nessa situação; Identificar fenômenos onde ocorre a refração da luz; Compreender o fenômeno da reflexão total (ângulo limite) e o dioptro plano; Com base no estudo da óptica geométrica e dos fenômenos ópticos, identificar e compreender nos instrumentos ópticos e no aparelho óptico humano, esses fenômenos estudados; Subtópicos: O estudo das lentes; Exercícios: x Para casa: Praticando 11 ao 14 Aula: 34 Tópico: Óptica Geométrica: refração da luz e lentes esféricas Objetivos: Compreender relações políticas, econômicas e sociais dos dois países; Compreender o conceito de refração e o comportamento da luz nessa situação; Identificar fenômenos onde ocorre a refração da luz; Compreender o fenômeno da reflexão total (ângulo limite) e o dioptro plano; Com base no estudo da óptica geométrica e dos fenômenos ópticos, identificar e compreender nos instrumentos ópticos e no aparelho óptico humano, esses fenômenos estudados; Subtópicos: Instrumentos óticos Exercícios: Praticando 15 ao 24 Para casa: Aprofundando Aula: 35 Tópico: Óptica Geométrica: refração da luz e lentes esféricas Objetivos: x Subtópicos: Revisão Exercícios: Aprofundando Para casa: Desafiando e Pesquisando Aula: 36 Tópico: Revisão Objetivos: Subtópicos: Revisão Exercícios: Revisão bimestral Para casa: Revisão bimestral 10

17 ÓPTICA GEOMÉTRICA: QUAIS SÃO OS CONCEITOS BASICOS DA LUZ? ORIENTADOR METODOLÓGICO Óptica Geométrica: quais são os conceitos basicos da luz? Objetivos de aprendizagem: Conhecer e aplicar os princípios e fundamentos da óptica geométrica; Compreender o comportamento da luz quando sofre reflexão em espelhos planos e esféricos; Entender como ocorre a formação da imagem e saber classificá-las; Conhecer os tipos de lentes e saber classificá-las em relação a suas características ópticas; Compreender e saber utilizara equação de Gauss. Praticando: 1) sombra = imagem do corpo opaco 40/20 = 100/sombra sombra = 100/2 = 50 cm 2) Letra D 3) 60 m 4) Letra C 5) Letra D 6) Letra A 7) Letra B 8) a) 2m; b) Nenhum aumento. O espelho é plano. 9) CB = a, AC = 120-a N = (360/α) 1 = (360/30) 1 = 12 1 = 11 imagens 10) a) 10/a = 50/120-a => 50a = 10(120-a) 50a = a 60a = 1200 a = 1200/60 = 20 cm tg x = 50/100 = 0,5 tg y = 10/20 = 0,5 Se tg x/ tg y = 1, então x/y = 1 b) AC = = 100 cm 11) Letra B 12) a) 60o b) Não c) Sim. É igual ao ângulo entre os espelhos 13) Se o objeto (homem) encontra-se na posição inicial s0 = -10 m e o espelho encontra-se na posição s = 0 m, então sua imagem encontra-se na posição inicial s0 = 10 m. Se velocidade do objeto, vo = 2 m/s positiva, sua imagem possui velocidade em sentido oposto e de mesmo módulo sendo vi = -2 m/s. Ambas constantes. Logo, temos: so = t si = 10 2t 14) β = 2θ θ = 20, logo β = 2.20 = 40 15) Letra C 16) Letra B 17) Letra B 18) Letra D 1 EM2FIS09

18 ÓPTICA GEOMÉTRICA: QUAIS SÃO OS CONCEITOS BASICOS DA LUZ? 19) Imagem real, invertida e menor; situada a 20 cm do espelho com 3,3 cm de altura 20) a) f = R/2 = 40/2 = 20 cm b) 1/f = 1/p + 1/p 1/20 = 1/30 + 1/p -3p = 2p p = 60 p = -12 cm c) A imagem é virtual, direita e menor. 21) a) Um espelho esférico gerando uma imagem real só pode ser um espelho côncavo. b) 1/f = 1/p + 1/p 1/f = 1/9 + 1/18 18 = 2f + f f = 18/3 = 6 cm R = 2f => R = 2.6 = 12 cm 22) a) Se a imagem é direita, ela é virtual, logo: b) i/o = -p /p => 2o/o = -p /40 => p = -80 cm 1/f = 1/p+1/p 1/f = 1/40 1/80 80 = 2f f f = 80 cm 28) D Eclipse solar ocorre em fase de Lua nova e eclipse lunar ocorre em fase de Lua cheia. O tempo entre essas duas fases é aproximadamente 2 semanas. 29) RS/RL = 4,00 x 10² => RS = 4,00 x 10² RL 30) D 31) A RS/PS = RL/PL => 4,00 x 10² RL/PS = RL/3,75 x 10⁵ PS = 4,00 x 10² x 3,75 x 10⁵ = 15 x 10⁷ km 32) C Analisando cada uma das alternativas do teste, observamos que a única fonte de luz primária nas alternativas é o fio aquecido ao rubro. 33) B 1 microm = 10 ⁶ m i/0,02 = 0,3/150 i = 0,02.0,3/150 = 4.10 ⁵m = ⁶ m = 40 microns 34) C 35) C 36) E 23) Imagem virtual, direita e maior; situada a 6 cm do espelho com 10 cm de Altura Aprofundando: 24) E 25) C 26) E H/49x + x = 0,1/x H/50 = 0,1 H = 0,1.50 = 5 m Logo θ = 70 27) 44- h/0,06 = 3/5 h = 0,06. 0,6 h = 0,036 m = 3,6 cm 37) B 38) E distância = 0,8+0,8+0,5 = 2,1m EM2FIS09 2

19 ÓPTICA GEOMÉTRICA: QUAIS SÃO OS CONCEITOS BASICOS DA LUZ? 39) D 46) A 47) D Determinamos a imagem F da flor F fornecida pelo pequeno espelho colocado atrás da cabeça. Esta imagem funciona como objeto para o espelho de parede, que fornece a imagem F. A distância entre F e F é 40 cm + 70 cm = 110 cm 40) a) distância de F ao E2 = x, logo distância de F ao E1 = 20-x Como em espelhos planos a distância do objeto ao espelho é a mesma da imagem ao espelho temos uma distância total (Dtotal) de: x+x+20-x+20-x = Dtotal Dtotal = 40 cm b) Dtotal não depende da posição de F 41) A 48) A No espelho convexo temos sempre uma imagem virtual, direita e menor f será constante e sempre negativo, p sempre será positivo e p sempre negativo. 49) E 50) D Logo, para f = p.p /p+p, temos: Para f = 10cm e p=15 cm, temos p =6 cm E para f = 10 cm e p = 5 cm, temos p = 3,3 cm Então se p diminui, p também diminui A = -p /p A1 = -(-6)/15 = 0,4 A2 = -(-3,3)/5 = 0,66 Então a imagem será ampliada Desafiando: 51) Letra B Como ele está a 2 m do ponto x temos: v = ΔS/ Δt => 1 = 2/Δt => Δt = 2 s 42- A 43- B 44- B do = distância do objeto ao espelho e di = distância da imagem ao espelho 45) A do+di = 8 mm do = di do+do = 8 2do = 8 do = 4 mm p = 3m e p = 3m 1/f = 1/p+1/p 1/f = 1/3+1/3 = 2/3 f = 3/2 = 1,5m o = i = H, p = p = d, tamanho do espelho = MN Por semelhança de triângulos: MN/d = H/2d MN = H/2 52) Para um objeto situado entre dois espelhos, temos um número de imagens N=360/α -1. Se 360/α for um número par: exemplo N = 360/60-1 = 6-1 = 5 imagens => 4 dessas imagens formarão par com mesma mão levantada, sobrando uma sem par, logo o número de par imagens será N = 360/α 2 Se 360/α for um número ímpar: exemplo N = 360/40-1 = 9-1 = 8 imagens => Todas serão formadas por pares de imagens com mesma mão levantada, logo, nesse caso, o número de par de imagens se dará por N = 360/α 1 53) Letra D. 3 EM2FIS09

20 ÓPTICA GEOMÉTRICA: QUAIS SÃO OS CONCEITOS BASICOS DA LUZ? EM2FIS09 4

21 ÓPTICA GEOMÉTRICA: ESPELHOS E LENTES ORIENTADOR METODOLÓGICO Óptica Geométrica: Espelhos e Lentes Objetivos de aprendizagem: Compreender relações políticas, econômicas e sociais dos dois países; Compreender o conceito de refração e o comportamento da luz nessa situação; Identificar fenômenos onde ocorre a refração da luz; Compreender o fenômeno da reflexão total (ângulo limite) e o dioptro plano; Com base no estudo da óptica geométrica e dos fenômenos ópticos, identificar e compreender nos instrumentos ópticos e no aparelho óptico humano, esses fenômenos estudados. Praticando 1) D n = c/v = c/4c/5 = 5/4 = 1,25 2) nar.sen60 = nm.sen30 nm = sen60 /sen30 = 3 7) ar vidro ar 3) E 4) a) a, porque o raio luminoso se encontra mais próximo da reta normal b) na.sen30 = nb.sen60 na/2 = 3. 3/2 na = 3 c) na,b = na/nb = 3/ 3 = 3/ 3. 3/ 3 = 3 5) senl = n2/n1 = 1/1,25 = 0,8 senl = R/x = 0,8 R = 0,8x => x = R/0,8 x² = 90²+R² (R/0,8)² = 90²+R² R²/0,64 = 8100+R² R² = 0,64(8100+R²) R² = ,64R² 0,36R² = ,6R = 72 R = 72/0,6 = 120 cm = 1,20 m 8) a) p /p = nar/nágua p /40 = 1/4/3 = 3/4 p = 40.3/4 = 30cm b) p /p = nar/nágua p /24 = ¾ p = 24.3/4 = 32cm 9) n1 < n2 < n3 10) B np.sen60 = nar.sen90 np. 3/2 = 1.1 np = 2/ 3 = 2/1,73 = 1,15 6) E v = 80%c = 0,8c n = c/v = c/0,8c = 1/0,8 = 1,25 11) 10 cm 12) A lente é convergente, pois irá desviar os raios de sol que incidem paralelamente, fazendo-os se encontrar em um único ponto, o foco imagem. Dessa forma poderá esquentar alguns 5 EM2FIS10

22 ÓPTICA GEOMÉTRICA: ESPELHOS E LENTES objetos, como uma folha de papel, até o momento de queimá-los. 13) a) Imagem virtual a 10 cm b) 2 cm 14) 4 cm 15) b 16) A A = f/f-p => 3 = 3/3-p 9-3p = 3 3p = 6 p = 2 cm A = -p /p 16 = -(-30)/p p = 30/16 A= f/f-p 16 = f/f-30/16 16f - 30 = f 15f = 30 f = 2 cm 17) 1/foc = 1/p2+1/p2 18) C 1/1,5 = 1/p2 + (-1/43,5) 1/p2 = 1/1,5 1/43,5 1/p2 = 29+1/43,5 = 30/43,5 p2 = 1,45 d = fobj+p2 = 60+1,45 = 61,45cm p2 = 60-58,2 = 1,8 cm 1/foc = 1/p2+1/p2 1/1,9 = 1/1,8 + 1/p2 1/p2 = 1/1,9 1/1,8 1/p2 = -0,1/3,42 p2 = -34,2 cm 18 = p1 +p2 18 = p1 +0,98 p1 = 17,02cm 1/f1 = 1/p1+1/p1 1/p1 = 1/f1 1/p1 = 1/0,2 1/17,02 1/p1 = 0,2cm Aobj = -p1 /p = -17,02/0,2 = -84,1 b) A = Aoc.Aobj = (-84,1).51 = -4289,1 20) B 21) a) Mudando a distância da máquina ao objeto a ser fotografado. b) 1/f = 1/p+1/p 1/20 = 1/p+1/21 1/p = 1/20-1/21 1/p = (21-20)/420 p = 420 cm 22) A = i/o = o/20/o = 1/20 = -p /p => p = -20p 1/f = 1/p+1/p 1/20 = -1/20p + 1/p p = = -19 cm p = = 380 cm 23) C 24) p = -pp = -1,5m = -150 cm 1/f = 1/p+1/p 1/f = 1/30 1/150 1/f = 5-1/150 = 4/150 f = 150/4 = 37,5 cm (lentes convergentes) 25) B 26) A 27) D 28) C Aprofundando 19) a) 1/f2 = 1/p2+1/p2 1/p2 = 1/f2-1/p2 1/p2 = 1/1 1/(-50) 1/p2 = 51/50 p2 = 0,98cm Aoc = -p2 /p2 = -(-50)/0,98 = 51 EM2FIS10 6

23 ÓPTICA GEOMÉTRICA: ESPELHOS E LENTES 29) b) n.sen60 = nar.sen r 2. 3/2 = sen r 6/2 = sen r 6/2 > 1 r > 90, logo não refrata, sofrerá reflexão. 30) r1 = i2; i1 = r2 33) AB² = 6²+8² AB² = AB = 10 cm nar.sen i = n.sen r 1.4/5 = n.6/10 n = 4.10/5.6 = 40/30 = 4/3 34) D 35) A = i/o = -p /p 3o/o = -p /p -p = 3p 1/f = 1/p+1/p => 1/12 = 1/p-1/3p p = 12-4 = 8 cm Maior, para desviar mais o raio luminoso para próximo da Normal 36) a) Para a imagem ser invertida e igual o objeto está situado no ponto antiprincipal objeto e a imagem está no ponto antiprincipal imagem. Esta é uma lente convergente: 31) b) p = p = 50 cm 1/f = 1/50+1/50 f = 50/2 = 25 cm 37) f(l0) = 25 cm f(l1) = = 10 cm nar.sen60 = ne.sen30 ne = 1/2/ 3/2 ne = 3 32) a) nar.sen I = n.sen30 (corrigir o índice de refração = 2) sen i = 2/2 i = 45 38) A p = = 30 cm 1/f = 1/p+1/p 1/10 = 1/30 + 1/p 3p = p p = 30 => p = 15 cm f = 10 cm => p -f = = 5 cm 7 EM2FIS10

24 ÓPTICA GEOMÉTRICA: ESPELHOS E LENTES 39) a) 5/10 = 10/BP BP = 20 cm b) Como em A os raios incidem paralelos e se cruzam em P fa = 10 cm Da mesma forma os raios refratam paralelos em B, lofo fb = 20 cm p1 = 4,9cm b) 40) D Para imagem direita e menor a lente deve ser divergente, logo a dioptria deve ser negativa 41) A A = 16 = -p /p 16 = -(-30)/p p = 30/16 1/f = 1/p+1/p 1/f = 1/30/16 + 1/(-30) 1/f = 16-1/30 = 15/30 f = 2cm 42) C V = 1/f = 1/5 = 0,2 f = 20cm 43) E f1 = p1 = 60 d = p1 +p2 80 = 60+p2 p2 = 20 cm 1/30 = 1/20 + 1/p2 2p2 = 3p p2 = 60 p2 = -60 cm 44) a) 1/f0 = 1/p0+1/p0 1/35 = 1/40+1/p0 1/p0 = 1/35-1/40 = 40-35/1400 1/p0 = 5/1400 p0 = 280 cm d = p0 -p1 p1 = p0 -d = 250 cm 1/f1 = 1/p1+1/p1-1/5 = 1/250+1/p1 1/p1 = -1/5-1/250 1/p1 = -51/250 45) d = 1,0 m d = f1 +p2 100 = 40+p2 p2 = 60 cm 1/f = 1/p2+1/p2 1/p2 = 1/40-1/60 p2 = 120 cm 46) E 1/f2 = 1/p2+1/p2 1/8 = 1/p2+1/ p2 = 8 cm = > d = p1 +p2 24 = p1 +8 p1 = 16 cm 1/4 = 1/p1+1/16 1/p1 = 1/4-1/16 p1 = 16/3 47) C 1/f = 1/D+1/D0 D = D0 1/55 = 2/D D = D0 = 110 mm 48) D i/o = p /p 2,5 / 2 = 3,5 / p p = 3,5 x 2 /2,5 p = 2,8 m 49) a) 1/10 = 1/60 + 1/p 6/60-1/60 = 1/p EM2FIS10 8

25 ÓPTICA GEOMÉTRICA: ESPELHOS E LENTES (6-1)/60 = 1/p 5/60 = 1/p p = 12 cm b) 60/12 = O/ 8 O = 40 x 40 cm² 50) i/o = p /p i/3 = 20/3000 i = 0,02 mm 51) a) Considerando que não é possível alguém sofrer de miopia e hipermetropia no mesmo olho, a presença dos dois problemas na receita significa PRESBIOPIA, também conhecida como vista cansada. Como na receita não aparece juntos os dois problemas, conclui-se que não há problema de Presbiopia para nenhum dos dois pacientes, como indicado no enunciado. Logo: Andréa possui miopia e astigmatismo nos dois olhos, enquanto Rafael possui Hipermetropia e Astigmatismo em seus dois olhos. b) Sabendo que a relação entre distancia focal (f) e a Vergência (C) da lente é: C = 1/f ou f = 1/C, temos: * Para o olho direito (OD): f = 1/C = 1/5,50 = 0,182 m * Para o olho esquerdo (OE): f = 1/C = 1/5 = 0,200 m 52) a) 1/f = 1/p+1/p => f = pp /p+p = p2,5/p+2,5 25 anos: p=20 cm => f mín = 20.25/20+25 = 2,2 cm 60 anos: p = 50cm => f mín = 50.25/50+25 = 2,4 cm 53) B b) p = pf mín/p-f mín = 20.2,4/20-2,4 = 2,7 cm d = 2,7 2,5 = 0,2 cm = 2 mm (atrás da retina) No infinito: 1/f1 = 1/p+1/p 1/f1 = 0 + 1/25 f1 = 25 mm 250 mm: 1/f2 = 1/p+1/p 1/f2 = 1/ /25 f2 = 22,7 mm f1-f2 = 25-22,7 = 2,3 mm (diminuir) 54) A 55) PPN ( Ponto próximo do olho normal) = 25 cm = 0,25 m PPP ( Ponto próximo do olho presbíope) = 1 m PRP (Ponto remoto do olho presbíope) = 2 m a) Óculos A => V = 1/f = 1/-PRP = -1/2 = -0,5 di (lente divergente) b) Óculos B => V = 1/f = 1/PPN + 1/(-PPP) = 1/0,25-1 = 3 di (lente convergente) Desafiando 56) a) A lente é convergente pois é a única que gera imagens reais b) f e f > 0; p e p > 0 A = -24 = -p /p => p = 125/24 = 5 1/f = 1/5+1/125 f = 125/26 = 4,8 cm 57) a) A = i/o = /35 = -300 b) A = -p /p => -300 = -30/p => p = 10 cm c) 1/f = 1/p+1/p => 1/f = 1/10+1/ = 3000f+f f = 30000/3001 = 9,9 cm 58) a) 1/f = 1/p+1/p 1/10 = 1/30 + 1/p 3p = p +30 2p = 30 p = 15 cm A imagem gerada pela lente será objeto para o espelho plano e se encontrará à 5 cm deste, logo sua imagem virtual também estará à 5 cm do espelho d = = 55 cm b) A altura da imagem no espelho plano é a mesma da imagem gerada pela lente, logo: i/o = -p /p i/6 = -15/30 i/6 = -1/2 i = -3 cm, tamanho da imagem da vela no espelho plano é de 3 cm 59) a) x = altura triângulo menor 35/3,5 = x/0,03 x = 0,3mm 9 EM2FIS10

26 ÓPTICA GEOMÉTRICA: ESPELHOS E LENTES d = 35+x = 35+0,3 = 35,3 mm b) p = d 1/35 = 1/35,3 + 1/p 1/p = 1/35-1/35,3 1/p = 35,3-35/1235,5 = 0,3/1235,5 p = 4118 mm EM2FIS10 10