PROVA DE FÍSICA 1 o TRIMESTRE DE 2014 PROF. VIRGÍLIO NOME N o 1 a SÉRIE A compreensão do enunciado faz parte da questão. Não faça perguntas ao examinador. A prova deve ser feita com caneta azul ou preta. É terminantemente proibido o uso de corretor. Respostas com corretor serão anuladas. Esta prova é composta por ONZE questões dissertativas dispostas em CINCO páginas. ESCREVA SEU NOME EM TODAS AS FOLHAS DA PROVA. - As questões referem-se ao estudo da Óptica Geométrica, dando ênfase aos principais fundamentos e ao estudo dos Espelhos Planos. - Todas as questões devem ser respondidas a tinta e não será permitido o uso de calculadoras. - Faça a avaliação com calma e atenção, mas tome cuidado com o tempo. As questões onde deve-se assinalar alguma alternativa não precisam de justificativa. 1) (1,5) Na figura (fora de escala) a seguir, F é uma fonte de luz extensa de comprimento igual a 6,0 m, e A um anteparo opaco, de comprimento igual a 4,8 m. Se a fonte está a 20 m do solo horizontal e o anteparo A está a 8 m do solo. a) Desenhe os raios de luz, provenientes da fonte, e identifique as regiões de Sombra (S), Penumbra (P) e Iluminadas (I). b) Determine o comprimento das Penumbras. c) Determine o comprimento da Sombra. 1
2) (1,0) A figura a seguir mostra um objeto A colocado a 5 m de um espelho plano, e um observador O, colocado a 7 m deste mesmo espelho. a) Desenhe o raio de luz que parte de A e atinge o observador O por reflexão no espelho. b) Determine a distância percorrida por este raio, neste trajeto de A para O. 3) (1,0) Um rapaz com chapéu observa sua imagem em um espelho plano e vertical. O espelho tem o tamanho mínimo necessário, y = 1,0 m, para que o rapaz, a uma distância d = 0,5 m, veja a sua imagem do topo do chapéu à ponta dos pés. A distância de seus olhos ao piso horizontal é h = 1,60m. A figura abaixo ilustra essa situação e, em linha tracejada, mostra o percurso do raio de luz relativo à formação da imagem do ponto mais alto do chapéu. NOTE E ADOTE O topo do chapéu, os olhos e a ponta dos pés do rapaz estão em uma mesma linha vertical. a) Desenhe, na própria figura, o percurso do raio de luz relativo à formação da imagem do chapéu e da ponta dos pés do rapaz. b) Determine a altura H do topo do chapéu ao chão. 4) (1,0) Quando o Sol está a pino, uma menina coloca um lápis de 7,0 10-3 m de diâmetro, paralelamente ao solo, e observa a sombra por ele formada pela luz do Sol. Ela nota que a sombra do lápis é bem nítida quando ele está próximo ao solo, mas, à medida que vai levantando o lápis, a sombra perde a nitidez até desaparecer, restando apenas a penumbra. Sabendo-se que o diâmetro do Sol é de 14 10 8 m e a distância do Sol à Terra é de 15 10 10 m, qual a menor altura, em relação ao solo, que deve ser posicionado o lápis para que a sombra desapareça? 2
NOME N o 1 a SÉRIE 5) (1,0) Uma pessoa está parada numa calçada plana e horizontal diante de um espelho plano vertical E pendurado na fachada de uma loja. A figura representa a visão de cima da região. Olhando para o espelho, a pessoa pode ver a imagem de um motociclista e de sua motocicleta que passam pela rua com velocidade constante V = 0,8 m/s, em uma trajetória retilínea paralela à calçada, conforme indica a linha tracejada. Considerando que o ponto O na figura represente a posição dos olhos da pessoa parada na calçada, é correto afirmar que ela poderá ver a imagem por inteiro do motociclista e de sua motocicleta refletida no espelho durante um intervalo de tempo. Determine este intervalo de tempo. 6) (1,0) 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. Um objeto com 40 m de altura é fotografado numa máquina "pin hole". No filme, determine a altura da imagem do poste. RASCUNHO 3
7) (1,0) Desde a antiguidade as guerras são tratadas de forma muito séria, e a vitória de um exército sobre outro, sem dúvida, depende muito das estratégias estabelecidas. Uma estratégia muito utilizada pelo exército invasor era o de mandar um mensageiro às terras inimigas para o anúncio da guerra ou para um pedido formal de acordo ou rendição. Pelas leis da guerra, o mensageiro não pode ser morto e tem o direito de falar diretamente ao rei ou seu representante. Por isso, tal mensageiro, muitas vezes, recebia algumas tarefas. Uma delas era a de medir a altura das torres do castelo, onde se posicionavam os arqueiros. Para isso, utilizava uma câmara escura de orifício. Tal determinação permitia estimar, aproximadamente, o alcance das flechas dos arqueiros, fazendo com que o exército invasor conseguisse melhor posicionamento frente ao inimigo. Para exemplificar tal feito, considere que o mensageiro, posicionado a uma certa distância do castelo, mediu sua imagem na câmara e obteve o valor de 5 cm. Afastando-se de 200 metros a distância entre o castelo e câmara, obteve o valor de 4 cm. A partir desses dados e considerando que a câmara possuía 0,08 m de comprimento, determine a altura das torres encontrada pelo mensageiro. 8) (0,6) Para determinar a que altura H uma fonte de luz pontual está do chão, plano e horizontal, foi realizada a seguinte experiência. Colocou-se um lápis de 0,10m, perpendicularmente sobre o chão, em duas posições distintas: primeiro em P e depois em Q. A posição P está, exatamente, na vertical que passa pela fonte e, nesta posição, não há formação de sombra do lápis, conforme ilustra esquematicamente a figura. Na posição Q, a sombra do lápis tem comprimento 49 (quarenta e nove) vezes menor que a distância entre P e Q. Determine a altura H. 9) (0,6) Um estudante veste uma camiseta em cujo peito se lê a inscrição seguinte: O PROFESSOR VIRGÍLIO É MUITO LINDO Reescreva essa inscrição, na forma que sua imagem aparece para o estudante, quando ele se encontra frente a um espelho plano. 4
NOME N o 1 a SÉRIE 10) (0,8) Numa certa data, a posição relativa dos corpos celestes do Sistema Solar era, para um observador fora do Sistema, a seguinte: O sentido de rotação da Terra está indicado na figura. A figura não está em escala. Do diagrama apresentado, para um observador terrestre não muito distante do equador, assinale V ou F. ( ) Marte e Júpiter eram visíveis à meia-noite. ( ) Mercúrio e Vênus eram visíveis à meia-noite. ( ) Marte era visível a oeste ao entardecer. ( )Júpiter era visível à meia-noite. DESAFIO: 11) (0,5 PONTO) Um apreciador de música ao vivo vai a um teatro, que não dispõe de amplificação eletrônica, para assistir a um show de seu artista predileto. Sendo detalhista, ele toma todas as informações sobre as dimensões do auditório, cujo teto é plano e nivelado. Estudos comparativos em auditórios indicam preferência para aqueles em que seja de 0,025 s a diferença de tempo entre o som direto e aquele que primeiro chega após uma reflexão. Portanto, ele conclui que deve se sentar a 20 m do artista, na posição indicada na figura. Admitindo a velocidade do som no ar presente no local igual a 400 m/s, a que altura h deve estar o teto com relação a sua cabeça? Se necessário, utilize 2,3 2 = 5 Observação: Os dados do exercício original foram alterados para facilitação na realização das contas. Boa Prova e... Aquele Abraço!! Virgílio RASCUNHO 5