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Exercícios de Revisão

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1 | 1 ª L i s t a d e R e v i s ã o d e F í s i c a – 1 º B i m e s t r e<br />

<strong>Exercícios</strong> <strong>de</strong> <strong>Revisão</strong><br />

REVISÃO DE FÍSICA – 3º E.M.<br />

1. (UNESP/2007) Um pesquisador <strong>de</strong>ci<strong>de</strong> utilizar a luz solar concentrada em um feixe <strong>de</strong> raios<br />

luminosos para confeccionar um bisturi para pequenas cirurgias. Para isso, construiu um coletor<br />

com um espelho esférico, para concentrar o feixe <strong>de</strong> raios luminosos, e um pequeno espelho<br />

plano, para <strong>de</strong>sviar o feixe em direção à extremida<strong>de</strong> <strong>de</strong> um cabo <strong>de</strong> fibra óptica. Este cabo capta<br />

e conduz o feixe concentrado para a sua outra extremida<strong>de</strong>, como ilustrado na figura.<br />

Em uma área <strong>de</strong> 1mm², iluminada pelo sol, a potência disponível é 0,001 W/mm². A potência do<br />

feixe concentrado que sai do bisturi óptico, transportada pelo cabo, cuja seção tem 0,5 mm <strong>de</strong> raio,<br />

é <strong>de</strong> 7,5 W. Assim, a potência disponibilizada por unida<strong>de</strong> <strong>de</strong> área (utilize π = 3) aumentou por um<br />

fator <strong>de</strong>:<br />

a) 10000.<br />

b) 4000.<br />

c) 1000.<br />

d) 785.<br />

e) 100.<br />

Resposta: alternativa A.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Separando os dados fornecidos temos:<br />

π = 3<br />

ΨSol = 0,001 W/mm² (= 10 - ³ W/mm²);<br />

ASol = 1 mm²;<br />

Pcabo = 7,5 W;<br />

Rcabo = 0,5 mm ( ≡ Acabo = πR² ⇒ Acabo = 0,75 mm²)<br />

Para <strong>de</strong>terminarmos a taxa <strong>de</strong> potência superficial que o feixe concentrado produz fazemos:


Ψ<br />

cabo<br />

P<br />

=<br />

A<br />

Portanto:<br />

Ψ<br />

f =<br />

Ψ<br />

cabo<br />

Sol<br />

cabo<br />

cabo<br />

⇒ Ψ<br />

⇒ f =<br />

10<br />

cabo<br />

7,<br />

5<br />

= ⇒ Ψ<br />

0,<br />

75<br />

10 4<br />

⇒ f = 10<br />

−3<br />

⇒ f<br />

cabo<br />

=<br />

= 10W<br />

/ mm<br />

10.<br />

000<br />

2. (UEL/2006) A partir do século XIII, iniciando com o pensador Robert Grosseteste,os estudos em<br />

óptica avançaram sistemática e positivamente,dando origem às explicações científicas a respeito<br />

das produções <strong>de</strong> fenômenos e imagens,como é o caso dos estudos sobre o Arco-íris e as<br />

lentes.Sobre o fenômeno <strong>de</strong> formação <strong>de</strong> Arco-íris,consi<strong>de</strong>re as afirmativas a seguir.<br />

I.O Arco-íris primário é causado por uma refração e uma reflexão dos raios <strong>de</strong> Sol nas gotas <strong>de</strong><br />

chuva.<br />

II. O Arco-íris aparece quando os raios <strong>de</strong> luz branca inci<strong>de</strong>m em gotículas <strong>de</strong> água presentes no<br />

ar e po<strong>de</strong> ocorrer naturalmente ou ser produzido artificialmente.<br />

III. Fenômeno Arco-íris <strong>de</strong>corrente do processo <strong>de</strong> difração da luz branca nas gotas <strong>de</strong> chuva.<br />

IV. A dispersão dos raios <strong>de</strong> luz branca é responsável pelo espectro <strong>de</strong> luzes coloridas que<br />

aparecem, por exemplo, pela passagem <strong>de</strong>ssa luz por gotículas <strong>de</strong> água ou por m prisma e cristal<br />

trigonal.<br />

Estão corretas apenas as afirmativas:<br />

a) I e III.<br />

b) II e IV.<br />

c) I, II e III.<br />

d) I, II e IV.<br />

e) II, III e IV.<br />

Questão 47<br />

Resposta: alternativa b.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

(I) Incorreta:<br />

Coloca a formação através da refração e reflexão a formação <strong>de</strong> um arco-íris, o que não é<br />

verda<strong>de</strong>, pois se existem mais do que um, todos terão serão oriundos do mesmo fenômeno;<br />

(II) Correta:<br />

O arco-íris é um fenômeno que origina-se <strong>de</strong>vido a luz branca pura (contendo os sete<br />

espectros) e po<strong>de</strong> ser produzido artificialmente;<br />

(III) Incorreta:<br />

O processo que origina o arco-íris é a birefração e a reflexão da luz do Sol;<br />

2


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(IV) Correta:<br />

Ao sofrer refração cada cor (raia espectral) sofre <strong>de</strong>svio em sua direção (vermelha menos;<br />

violeta mais) causando o efeito da dispersão <strong>de</strong>tectada também nos prismas triagonais.<br />

3. (PUCSP/2005) Leia com atenção a tira abaixo:.<br />

Suponha que Bidu para resolver o problema da amiga, que só tem 6 mm <strong>de</strong> altura, tenha utilizado<br />

uma lente <strong>de</strong>lgada convergente <strong>de</strong> distância focal 12 cm, colocada a 4 cm da formiguinha. Para o<br />

elefante, a altura da formiga, em cm, parecerá ser <strong>de</strong>:<br />

a) 0,6.<br />

b) 0,9.<br />

c) 1,2.<br />

d) 1,5.<br />

e) 1,8<br />

Resposta: alternativa b.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Separando os dados fornecidos temos:<br />

o = 6 mm ( = 0,6 cm ≡ altura da formiga);<br />

p = 4 cm ( ≡ distância objeto-lente);<br />

f = +12 cm ( ≡ distância focal).<br />

Utilizando a equação <strong>de</strong> Gauss<br />

1 1 1<br />

= +<br />

f p p'<br />

1<br />

12<br />

1 1<br />

= +<br />

4 p'<br />

p'=<br />

−6<br />

cm<br />

Utilizando ainda a relação <strong>de</strong> aumento linear transversal temos:


A =<br />

i<br />

0,<br />

6<br />

i<br />

o<br />

p'<br />

= −<br />

p<br />

( −6)<br />

= − ⇒ i =<br />

4<br />

0,<br />

9<br />

cm<br />

3. (UNIFESP/2006) Suponha que você é estagiário <strong>de</strong> uma estação <strong>de</strong> televisão e <strong>de</strong>ve<br />

provi<strong>de</strong>nciar um espelho que amplie a imagem do rosto dos artistas para que eles próprios possam<br />

retocar a maquilagem. O toucador limita a aproximação do rosto do artista ao espelho a, no<br />

máximo, 15cm. Dos espelhos a seguir, o único indicado para essa finalida<strong>de</strong> seria um espelho<br />

esférico:<br />

a) côncavo, <strong>de</strong> raio <strong>de</strong> curvatura 5,0cm.<br />

b) convexo, <strong>de</strong> raio <strong>de</strong> curvatura 10cm.<br />

c) convexo, <strong>de</strong> raio <strong>de</strong> curvatura 15cm.<br />

d) convexo, <strong>de</strong> raio <strong>de</strong> curvatura 20cm.<br />

e) côncavo, <strong>de</strong> raio <strong>de</strong> curvatura 40cm.<br />

Resposta: alternativa e.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

A única opção que temos para produzir uma imagem direita e ampliada é usarmos um espelho<br />

côncavo. Para que isso ocorra a imagem produzida será virtual, portanto o objeto a ser<br />

ampliado <strong>de</strong>ve estar entre o foco e o vértice do espelho. Sendo assim temos a seguinte<br />

condição:<br />

p > 15,0 cm;<br />

R = f > p ∴R > 15,0 cm.<br />

4. (UNIFESP/2006) Eu peguei outro prisma igual ao primeiro e o coloquei <strong>de</strong> maneira que a luz<br />

fosse refratada <strong>de</strong> modos opostos ao passar através <strong>de</strong> ambos e, assim, ao final, voltaria a ser<br />

como era antes do primeiro prisma tê-la dispersado. Assim Newton <strong>de</strong>screve a proposta do<br />

experimento que lhe permitiu <strong>de</strong>scartar a influência do vidro do prisma como causa da dispersão<br />

da luz branca. Consi<strong>de</strong>rando que a fonte <strong>de</strong> luz era o orifício O da janela do quarto <strong>de</strong> Newton,<br />

assinale a alternativa que esquematiza corretamente a montagem sugerida por ele para essa<br />

experiência.


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Resposta: alternativa a.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Assumindo que nas alterantivas (c), (d) e (e) a luz inci<strong>de</strong> <strong>de</strong> modo normal à superfície, seu<br />

ângulo <strong>de</strong> incidência passa a ser igual ao ângulo <strong>de</strong> refração, ou seja, zero e portanto não<br />

sofreria <strong>de</strong>svio e nem dispersão.<br />

Logo, a única alterantiva possível por estar em posição oposta é a (a).


5. (UNIFESP/2007) A figura representa um objeto e cinco espelhos planos, E1 , E2 , E3 , E4 e E5:<br />

Assinale a seqüência que representa corretamente as imagens do objeto conjugadas nesses<br />

espelhos.<br />

Resposta: alternativa a.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Feixes NÃO paralelos


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6. (UNIFESP/2007) O arco-íris resulta da dispersão da luz do Sol quando inci<strong>de</strong> nas gotas<br />

praticamente esféricas da água da chuva. Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória<br />

<strong>de</strong> um raio <strong>de</strong> luz em uma gota <strong>de</strong> água na condição em que ocorre o arco-íris (I indica o raio<br />

inci<strong>de</strong>nte, vindo do Sol, o círculo representa a gota e O indica a posição do observador).<br />

Resposta: alternativa e.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Desenhando os raios transmitidos (refratados) e refletidos teremos:


7. (UNESP/2007) Uma Uma das lentes lentes dos dos óculos óculos <strong>de</strong> <strong>de</strong> uma pessoa tem convergência convergência +2,0 +2,0 di. di. Sabendo<br />

Sabendo<br />

que a distância mínima <strong>de</strong> visão distinta <strong>de</strong> um olho normal é 00,25m,<br />

po<strong>de</strong>-se se supor que o <strong>de</strong>feito<br />

<strong>de</strong> visão <strong>de</strong> um dos olhos <strong>de</strong>ssa pessoa é:<br />

a) hipermetropia, e a distância mínima <strong>de</strong> visão distinta <strong>de</strong>sse olho é 40cm.<br />

b) miopia, e a distância máxima <strong>de</strong> visão distinta <strong>de</strong>sse olho é 20cm.<br />

c) hipermetropia, e a distância míni mínima <strong>de</strong> visão distinta <strong>de</strong>sse olho é 50cm.<br />

d) miopia, e a distância máxima <strong>de</strong> visão distinta <strong>de</strong>sse olho é 10cm.<br />

e) hipermetropia, e a distância mínima <strong>de</strong> visão distinta <strong>de</strong>sse olho é 80cm..<br />

Resposta: alternativa C.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Separando os dados fornecidos pelo enunciado temos:<br />

C = +2,0 di;<br />

Do-normal = 0,25 m;<br />

Como a a convergência convergência é é positiva, positiva, po<strong>de</strong>mos po<strong>de</strong>mos afirmar afirmar se se tratar tratar <strong>de</strong> <strong>de</strong> uma uma lente convergente, portanto<br />

portanto<br />

hipermetropia. Porém, para <strong>de</strong>terminarmos a a distância distância mínima, mínima, sabemos que:<br />

1 1<br />

C = =<br />

f D<br />

2 =<br />

1<br />

D<br />

i<br />

1<br />

D<br />

i<br />

1<br />

0,<br />

25<br />

o<br />

= 2 − 4<br />

1<br />

+<br />

D<br />

= −2<br />

⇒ D<br />

1<br />

+<br />

D<br />

i<br />

i<br />

i<br />

= −0,<br />

5 ⇒ D<br />

⇒ i<br />

= −50<br />

cm<br />

O resultado o negativo indica se tratar <strong>de</strong> uma imagem virtual.


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8. (UNIFESP/2007) A fibra óptica possibilita transporte da luz ou <strong>de</strong> outra radiação eletromagnética<br />

por meio do seu confinamento, <strong>de</strong>corrente da reflexão total <strong>de</strong>ssas radiações entre o núcleo e a<br />

casca da fibra. Há vários tipos <strong>de</strong> fibras ópticas, a figura representa um <strong>de</strong>les:<br />

Três fatores são relevantes para o estudo <strong>de</strong>sse tipo <strong>de</strong> fibra óptica: o ângulo <strong>de</strong> recepção, αr igual<br />

à meta<strong>de</strong> do ângulo do cone <strong>de</strong> captação, o índice <strong>de</strong> refração do núcleo, nn, e o índice <strong>de</strong> refração<br />

da casca, nc.<br />

Neste caso, são dados: αr = 48,6º; nn = 1,50 e nc = 1,30.<br />

a) Faça no ca<strong>de</strong>rno <strong>de</strong> respostas a figura <strong>de</strong> um raio <strong>de</strong> luz que incida na fibra <strong>de</strong>ntro do cone <strong>de</strong><br />

captação e que se reflita pelo menos duas vezes na superfície interior da casca.<br />

Resposta: vi<strong>de</strong> figura.<br />

b) Determine o ângulo máximo <strong>de</strong> refração na face <strong>de</strong> entrada da fibra, para o qual não haja<br />

emergência da luz para a casca (a fibra está imersa no ar; nar = 1,00).<br />

Resposta: rMÁX = 30°.<br />

Dado: sen 48,6º = 0,750; a resposta po<strong>de</strong> ser dada pelo arco-seno do ângulo pedido.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Separando os dados fornecidos pelo enunciado temos:<br />

αr = 48,6º;<br />

nn = 1,50;<br />

nc = 1,30;<br />

sen 48,6º = 0,750


Item (a)<br />

Item (b)<br />

Aplicando-se diretamente lei <strong>de</strong> Snel<br />

n1⋅sen θ1 = n2⋅sen θ2<br />

nAR⋅sen 48,6 = nn⋅sen r<br />

1⋅0,75 = 1,5⋅sen r<br />

sen r = 0,5 ⇒ rMÁX = arc sen 0,5 = 30°<br />

9. (UNICAMP/2006) O olho humano só é capaz <strong>de</strong> focalizar a imagem <strong>de</strong> um objeto (fazer com que<br />

ela se forme na retina) se a distância entre o objeto e o cristalino do olho for maior que a <strong>de</strong> um<br />

ponto conhecido como ponto próximo, Pp (ver figura abaixo). A posição do ponto próximo<br />

normalmente varia com a ida<strong>de</strong>. Uma pessoa, aos 25 anos, <strong>de</strong>scobriu, com auxílio do seu oculista,<br />

que o seu ponto próximo ficava a 20cm do cristalino. Repetiu o exame aos 65 anos e constatou<br />

que só conseguia visualizar com niti<strong>de</strong>z objetos que ficavam a uma distância mínima <strong>de</strong> 50cm.<br />

Consi<strong>de</strong>re que para essa pessoa a retina está sempre a 2,5cm do cristalino, sendo que este<br />

funciona como uma lente convergente <strong>de</strong> distância focal variável:<br />

a) Calcule as distâncias focais mínimas do cristalino <strong>de</strong>ssa pessoa aos 25 e aos 65 anos.<br />

Resposta: f’ = 2,22 cm; f’’ = 2,38 cm.


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b) Se essa pessoa, aos 65 anos, tentar focalizar um objeto a 20cm do olho, a que distância da<br />

retina se formará a imagem?<br />

Resposta: x = .+0,2 cm<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Separando os dados fornecidos pelo enunciado temos:<br />

P’P = D’O = 20 cm (ponto próximo aos 25 anos);<br />

D’’O = 50 cm (distância mínima <strong>de</strong> visualização aos 65 anos);<br />

Di = 2,5 cm (distância fixa <strong>de</strong> formação da imagem: cristalino-retina);<br />

Item (a):<br />

Utilizando a equação <strong>de</strong> Gauss teremos:<br />

Item (b):<br />

1<br />

'<br />

=<br />

25 anos 65 anos<br />

1<br />

D'<br />

1<br />

+<br />

D<br />

f o i<br />

1 1 1<br />

= +<br />

f ' 20 2,<br />

5<br />

f ' ≅ 2,<br />

22 cm<br />

1 1<br />

=<br />

''<br />

D''<br />

1<br />

+<br />

D<br />

f O i<br />

1 1 1<br />

= +<br />

f ''<br />

50 2,<br />

5<br />

f ''<br />

≅ 2,<br />

38 cm<br />

Para o que foi pedido, <strong>de</strong>vemos utilizar f’’ = 2,38 cm, sendo DO = 20 cm. Assim:<br />

Logo<br />

1 1<br />

=<br />

f ''<br />

D<br />

: 1 1 1<br />

= +<br />

2,<br />

38 20 D'<br />

'<br />

D'<br />

'<br />

i<br />

≅<br />

o<br />

2,<br />

7<br />

1<br />

+<br />

D'<br />

'<br />

cm<br />

x = D’’i - Di<br />

x = 2,7 – 2,5<br />

x = 0,2 cm<br />

10. (UFG/2007) Espelhos conjugados são muito usados em truques no teatro, na TV etc. para<br />

aumentar o número <strong>de</strong> imagens <strong>de</strong> um objeto colocado entre eles. Se o ângulo entre dois espelhos<br />

planos conjugados for π / 3 rad, quantas imagens serão obtidas?<br />

a) Duas<br />

b) Quatro<br />

c) Cinco<br />

i<br />

i


d) Seis<br />

e) Sete<br />

Resposta: alternativa c.<br />

RESOLUÇÃO:<br />

Quando se trata <strong>de</strong> imagens conjugadas por dois espelhos planos formando um ângulo entre<br />

si, po<strong>de</strong>mos utilizar a seguinte relação:<br />

2π<br />

N<br />

= −1<br />

x<br />

2π<br />

N = −1<br />

π<br />

3<br />

N = 6 −1<br />

⇒ N = 5

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