Óptica – 2020

Vestibulares recentes

ÓPTICA GEOMÉTRICA

Propagação da luz – Reflexão da luz – espelhos planos

01- (UFAM-AM-2020)

A figura a seguir mostra um espelho plano vertical que se desloca com velocidade de módulo 6m/s, afastando-se de uma pessoa que está parada em relação ao solo.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) A velocidade da imagem da pessoa em relação ao solo é o dobro da velocidade do espelho.

b) A velocidade da imagem em relação ao solo é um terço da velocidade do espelho.

c) O módulo da velocidade da imagem em relação ao espelho vale 12m/s.

d) O módulo da velocidade da imagem em relação ao espelho vale 3m/s.

e) O espelho e a imagem deslocam-se em sentidos opostos, em relação ao solo.

Translação de um espelho plano

Enquanto o espelho (carro) se desloca d’, a imagem da árvore se desloca ΔS = 2d’.

Como os deslocamentos ocorrem no mesmo tempo, a velocidade da imagem da árvore é o dobro da velocidade do carro.

R- A

02- (UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina – 2020)

Analise as proposições sobre óptica geométrica.

I. Somente em meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta.

II. Um observador ao levantar a mão frente a um espelho verá a própria imagem levantando a mão oposta.

III. Um raio de luz não interfere na trajetória de um outro raio de luz.

IV. Observa-se que em um corpo de cor branca, à medida que a luz branca incidir sobre este corpo, ela é totalmente absorvida por ele.

V. A miopia é um distúrbio visual no qual a imagem é focalizada antes da retina, portanto o míope necessita de lentes convergentes para corrigir a visão dele.

Assinale a alternativa correta.

A. ( ) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras.

B. ( ) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.

C. ( ) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.

D. ( ) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras.

E. ( ) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.

I. Correta

Princípio da propagação retilínea da luz

II. Correta

Características da imagem num espelho plano

III. Correta

Princípio da Independência dos raios luminosos

IV. Falsa

Observa-se que em um corpo de cor branca, à medida que a luz branca incidir sobre este corpo, ela é totalmente refletida por ele.

V. Falsa

Miopia

R- B

03- (FUVEST-SP- 2020

No dia 10 de abril de 2019, a equipe do Event Horizon Telescope (EHT, “Telescópio Horizonte de Eventos”) divulgou a primeira imagem de um buraco negro, localizado no centro da galáxia M87, obtida por um conjunto de telescópios com diâmetro efetivo equivalente ao da Terra, de 12.700 km. Devido ao fenômeno físico da difração, instrumentos óticos possuem um limite de resolução angular, que corresponde à mínima separação angular entre dois objetos que podem ser identificados separadamente quando observados à distância.

O gráfico mostra o limite de resolução de um telescópio, medido em radianos, como função do seu diâmetro, para ondas luminosas de comprimento de onda de 1,3 mm, igual ao daquelas captadas pelo EHT.

Note a escala logarítmica dos eixos do gráfico.

Sabe‐se que o tamanho equivalente a um pixel na foto do buraco negro corresponde ao valor da menor distância entre dois objetos naquela galáxia para que eles possam ser identificados separadamente pelo EHT.

Com base nas informações anteriores e na análise do gráfico, e sabendo que a distância da Terra até a galáxia M87 é de , indique o valor mais próximo do tamanho do pixel.

R- D

04- (Instituto Federal do Rio Grande do Sul – IFRS – RS – 2020)

Num certo instante do dia, a sombra de uma pessoa com 1,80 m de altura, projetada no solo,

mede 2,50 m e a sombra de um poste, próximo à pessoa, tem 10 m de comprimento.

A altura do poste, em m, é

(A) 6,5.

(B) 7,2.

(C) 8.

(D) 8,2.

(E) 17.

R- B

05- (MACKENZIE – SP – 2020)

Para fazer a sua “escova progressiva”, procedimento que já esteve em moda para as pessoas mais vaidosas, Jéssica está sentada na cadeira do salão, com o rosto a 1,4 m do espelho plano (EP) e vertical.

A sua hair design (cabeleireira de salões elitizados) está posicionada a 60 cm mais distante do espelho que a sua cliente.

Então é possível afirmar corretamente que a distância entre a imagem da hair design fornecida pelo espelho plano (EP) e Jéssica vale, em centímetros,

a) 30

b) 60

c) 280

d) 340

e) 400

Características da imagem num espelho plano

No caso do exercício, veja a figura abaixo.

Distância da imagem da cabeleireira até Jéssica d = 60 + 140 + 140 = 340 cm

R- D

06- (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense – IFF – 2020)

Um caminhão aberto está transportando um grande espelho plano, de modo que os carros que vêm atrás conseguem ver suas imagens no espelho.

Se o caminhão está com uma velocidade de 40 km/h e o carro que vem atrás está a 60 km/h, qual será a velocidade relativa entre e o carro e sua imagem no espelho?

Se você parar o caminhão e consequentemente o espelho, o carro se aproximará do espelho com velocidade relativa de V’ = 60 – 40 = 20 km/h.

Translação de um espelho plano

Se o carro se aproxima do espelho com velocidade de 20 km/h sua imagem também se aproximará do espelho com velocidade de 20 km/h. Assim, a velocidade relativa entre o carro e sua imagem será V’’ = 20 + 20 = 40 km/h.

R- E

07- (ENEM-MEC-019)

Quando se considera a extrema velocidade com que a luz se espalha por todos os lados e que, quando vêm de diferentes lugares, mesmo totalmente opostos, [os raios luminosos] se atravessam uns aos outros sem se atrapalharem, compreende-se que, quando vemos um objeto luminoso, isso não poderia ocorrer pelo transporte de uma matéria que venha do objeto até nós, como uma flecha ou bala atravessa o ar; pois certamente isso repugna bastante a essas duas propriedades da luz, principalmente a última.

HUYGENS, C. In: MARTINS, R. A. Tratado sobre a luz, de Cristian Huygens. Caderno de História e Filosofia da Ciência, supl. 4, 1986.

O texto contesta que concepção acerca do comportamento da luz?

(A) O entendimento de que a luz precisa de um meio de propagação, difundido pelos defensores da existência do éter.

(B) O modelo ondulatório para a luz, o qual considera a possibilidade de interferência entre feixes luminosos.

(C) O modelo corpuscular defendido por Newton, que descreve a luz como um feixe de partículas.

(D) A crença na velocidade infinita da luz, defendida pela maioria dos filósofos gregos.

(E) A ideia defendida pelos gregos de que a luz era produzida pelos olhos

Partícula é basicamente composta por matéria mesmo que a massa seja quase desprezível.

Onda é uma perturbação periódica, ou seja, regular que transporta apenas energia e não matéria.

Esse trecho do enunciado ” …. luz se espalha por todos os lados e que, quando vêm de diferentes lugares, mesmo totalmente opostos, [os raios luminosos] se atravessam uns aos outros sem se atrapalharem, compreende-se que, quando vemos um objeto luminoso” refere-se à teoria ondulatória da luz, (teoria da independência dos raios luminosos).

Já o último texto a que ele se refere “ ..isso não poderia ocorrer pelo transporte de uma matéria que venha do objeto até nós, como uma flecha ou bala atravessa o ar” ele está contestando o transporte de matéria (flecha ou bala) sobre o modelo corpuscular (luz como feixe de partículas) proposto por Newton que não está em acordo com o modelo ondulatório proposto por HUYGENS.

R- C

08- (ENEM-MEC-019)

Os olhos humanos normalmente têm três tipos de cones responsáveis pela percepção das cores: um tipo para tons vermelhos, um para tons azuis e outro para tons verdes.

As diversas cores que enxergamos são o resultado da percepção das cores básicas, como indica a figura.

A protanopia é um tipo de daltonismo em que há diminuição ou ausência de receptores da cor vermelha.

Considere um teste com dois voluntários: uma pessoa com visão normal e outra com caso severo de protanopia. Nesse teste, eles devem escrever a cor dos cartões que lhes são mostrados.

São utilizadas as cores indicadas na figura. Para qual cartão os dois voluntários identificarão a mesma cor?

(A) Vermelho.

(B) Magenta.

(C) Amarelo.

(D) Branco.

(E) Azul.

A resolução está baseada na figura onde você observa que o indivíduo com protanopia não identificará as cores vermelha e as outras que dependem da percepção da vermelha que são amarelo, magenta e branco.

Assim, para que a pessoa com protanopia e a pessoa com visão normal identifiquem a mesma cor, o cartão não pode ter nenhum componente do vermelho, e deverá ter apenas as cores totalmente azul, totalmente verde ou uma mistura de azul com verde (ciano).

Nas alternativas apenas constam a azul.

R- E

09- (Faculdade de Medicina de Jundiaí – FMJ –SP – 2020)

Um menino observou que os raios da luz solar atingiam seus olhos paralelamente ao solo, plano e horizontal, após refletirem no vidro plano de um automóvel.

A normal N forma sempre ângulo de 90^o com a superfície do espelho (veja figura abaixo).

R- E

10- (Faculdade de Medicina do Hospital Israelita Albert Einstein-SP – 2020)

A figura mostra uma pessoa de 1,6 m de altura parada sobre uma superfície horizontal a 10 m de distância de um muro vertical de 4 m de altura.

Em determinado instante, essa pessoa começa a caminhar em uma trajetória retilínea, perpendicular ao muro, aproximando-se dele com uma velocidade constante de 0,5 m/s.

Sabendo que durante essa caminhada os raios solares projetam uma sombra do muro no solo de comprimento 7,0 m, o intervalo de tempo necessário para que todo o corpo dessa pessoa seja encoberto por essa sombra é de

(A) 22,8 s.

(B) 14,4 s.

(C) 11,6 s.

(D) 19,5 s.

(E) 9,2 s.

Girando a figura fornecida no enunciado de 90^o no sentido anti-horário você obterá a figura abaixo onde você deve observar esses valores com aqueles fornecidos pela figura do enunciado.

R- C

11- (Faculdade de Medicina de Marília – FAMEMA – SP – 2020)

Ao entrar no banheiro de um shopping, uma pessoa se depara com uma parede onde se encontra afixado um grande espelho plano.

Enquanto caminha com velocidade de 1 m/s em uma direção perpendicular a esse espelho e no sentido de aproximar-se dele, essa pessoa observa que, relativamente a seu corpo, sua imagem

(A) se afasta com velocidade 1 m/s.

(B) se aproxima com velocidade 2 m/s.

(C) se aproxima com velocidade 4m/s

(D) se aproxima com velocidade 1 m/s.

(E) se afasta com velocidade 2 m/s

Translação de um espelho plano

Quando um corpo se aproxima ou se afasta de um espelho plano com velocidade V em relação ao espelho, sua imagem se afasta ou se aproxima do espelho com velocidade V em relação ao espelho.

Assim, como objeto e imagem se movem em sentidos contrários, a velocidade do objeto em relação à imagem será 2V.

O mesmo acontece se o espelho estiver se movendo, como por exemplo, o espelho retrovisor plano de um carro em relação a um objeto fixo (por exemplo, uma árvore).

R- B

12- (Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo – FATEC – 2020)

Em 2019 comemora-se, em todo o mundo, o centenário das observações astronômicas realizadas na cidade de Sobral (CE), durante o eclipse solar de 29 de maio de 1919.

As medidas da deflexão da luz decorrentes das estrelas na borda do Sol constituíram uma prova fundamental para a confirmação da Teoria da Relatividade Geral do físico Albert Einstein

Sobre o eclipse referido, é correto afirmar que

(A) as regiões de eclipse solar total comprovam a Terra ser plana e as de eclipse solar parcial a Lua ser esférica.

(B) as regiões de eclipse solar total equivalem às penumbras e as de eclipse solar parcial, às sombras.

(C) a Terra se coloca entre o Sol e a Lua, projetando, assim, a sombra da Terra na Lua.

(D) o Sol se coloca entre a Terra e a Lua, projetando, assim, a sombra do Sol na Terra.

(E) a Lua se coloca entre o Sol e a Terra, projetando, assim, a sombra da Lua na Terra.

Eclipse solar

R- E

Refração, reflexão e reflexão total da luz

13- (Universidade Federal de Lavras – UFLA – MG – 2020)

Indique o fenômeno que NÃO é explicado de maneira correta pela lei de Snell.

(A) Um arco-íris no céu.

(B) Um lápis parecer quebrado quando imerso num copo de água de vidro transparente.

(C) A curvatura da luz que viaja no espaço e passa perto de uma estrela com muita massa.

(D) A profundidade de uma piscina parecer menor do que realmente é, quando observada de cima.

Princípio da propagação retilínea da luz

O princípio da propagação retilínea da luz pode ser definido como: “em meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta”

A lei de Snell-Descartes só é válida quando é obedecido o Princípio da propagação retilínea da luz o que só não ocorre na alternativa C.

R- C

14- Universidade Regional do Cariri (URCA)- CE – 2020

Uma pessoa caminhando no asfalto, em um dia ensolarado, ver de longe o “reflexo” de arvores e outros objetos que ficam próximo do asfalto e dá a ideia de que há uma poça d’água.

No entanto à medida que se aproxima do local não se ver água, mas continua se vendo em um local distante o “reflexo” de outros objetos e outras árvores.

O que explica esse fenômeno?

A) A reflexão no asfalto só é possível de longe.

B) O Sol muito quente esquenta o asfalto e por isso ele faz o ar próximo dele ficar rarefeito e a luz que incide em certo ângulo sofre refrações consecutivas fazendo o fenômeno parecer uma reflexão.

C) Isso não passa de uma ilusão de óptica.

D) Com o Sol muito quente a cabeça da pessoa passa a ver coisas que não existe.

E) Nenhuma resposta está correta

Devido à variação da densidade do ar com a temperatura, temos a ilusão em dias quentes e secos, de poças de água, imagens de carros, de nuvens, etc., de miragens em desertos, pois o Sol em contato com o solo deixa o ar mais quente e consequentemente menos refringente que

o ar das camadas superiores.

Isso faz com que os raios de luz sofram reflexão total em camadas próximas ao solo e retornem subindo e atingindo os olhos de um observador, que terá a impressão de que no solo existe um espelho fornecendo a imagem do objeto.

R- B

15- (Instituto Técnico da Aeronáutica – ITA – SP – 2020)

Dois raios luminosos paralelos e simétricos em relação ao eixo óptico, interdistantes de , devem ser focados em um ponto no interior de um bloco transparente, a de sua superfície, conforme mostra a figura. Para tal, utiliza-se uma lente delgada convergente com distância focal de .

Aplicando semelhança de triângulos, obtemos:

Logo, a alternativa correta é a E.

16- (UEA – AM – 2020)

A figura representa um feixe de laser propagando-se pelo ar e passando a propagar-se pela água.

A respeito desse fenômeno, pode-se afirmar que se trata da

(A) refração luminosa, em que o comprimento de onda do laser na água e no ar são iguais.

(B) refração luminosa, em que a frequência do laser na água e no ar são iguais.

(C) difração luminosa, em que a velocidade de propagação do laser na água e no ar são iguais.

(D) difração luminosa, em que a frequência do laser na água e no ar são iguais.

(E) refração luminosa, em que a velocidade de propagação do laser na água e no ar são iguais.

Trata-se de uma refração luminosa em que quando o laser passa do ar para a água sua velocidade sofre modificação (no caso, diminui) com consequente variação na direção de propagação sofrendo desvio e se aproximando da normal.

A frequência do laser não sofre modificação (independe do meio onde está se propagando) e é a mesma que a da fonte emissora do laser.

R- B

17- (IF SUDESTE MG – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais – 2019/2020)

A miragem (um tipo de ilusão) é um fenômeno óptico que ocorre com frequência nas rodovias ou desertos, em dias quentes e ensolarados.

Um exemplo de miragem, que pode ser visto pelos ocupantes de um carro na rodovia, seria a

imagem virtual de uma poça d’agua que aparece muitos metros à frente do carro.

É CORRETO afirmar que a formação da miragem é explicada pelo seguinte princípio óptico do(a):

a) dispersão da luz.

b) equilíbrio térmico.

c) reflexão da luz.

d) resistência do ar.

e) refração da luz.

Devido à variação da densidade do ar com a temperatura, temos a ilusão em dias quentes e secos, de poças de água, imagens de carros, de nuvens, etc., de miragens em desertos, pois o Sol em contato com o solo deixa o ar mais quente e consequentemente menos refringente que o ar das camadas superiores.

Isso faz com que os raios de luz sofram refração e posterior reflexão total em camadas próximas ao solo, subam e atinjam os olhos de um observador, que terá a impressão de que no solo existe um espelho fornecendo a imagem do objeto.

R- E

18- (FGV – SP – Economia – 2020)

A figura mostra um raio de luz monocromática que incide na face AC de um prisma de vidro que se encontra mergulhado na água.

A direção do raio incidente é perpendicular à face BC do prisma.

Os índices de refração absolutos do vidro e da água, para a frequência da luz do raio incidente, valem, respectivamente, 1,50 e 1,33.

Ao incidir na superfície AC do prisma, o raio de luz sofrerá

(A) reflexão total, pois está se propagando do meio de menor para o de maior índice de refração.

(B) reflexão total se o ângulo θ for maior do que o ângulo limite para o par de meios água-vidro.

(C) reflexão total se o ângulo θ for menor do que o ângulo limite para o par de meios água-vidro.

(D) refração, pois a direção de propagação do raio é perpendicular à face oposta à de incidência.

(E) refração, pois está se propagando do meio de menor para o de maior índice de refração.

Reflexão total – Ângulo Limite (L)

Então esse raio de luz não retorna sofrendo reflexão total, mas penetra no vidro sofrendo

refração e aproximando-se da normal N (figura acima).

R- E

Dióptro Plano

19- (IFMT – MT – 2020)

No ponto A da figura abaixo, encontra-se um observador submerso na água da piscina de índice de refração n’ = 4/3, pelo ar, de índice de refração n = 1, passa um pássaro a uma distância de 1,5 m da superfície S, como mostra a figura.

Considerando que os raios em relação à vertical são poucos inclinados, determine a posição da imagem em que o observador vê o pássaro.

(A) 0,5 m

(B) 1,0 m

(C) 1,5 m

(D) 2,0 m

(E) 2,5 m

Dioptro Plano

Equação do dioptro plano

R- D

20- (PUC – Rio – 2020)

No fundo de uma piscina, uma lâmpada verde gera um cone de luz muito bem definido, cujos raios se propagam para a superfície, como mostrado na figura.

Qual é a profundidade aparente da lâmpada, em metros, vista por uma pessoa do lado de fora da piscina?

(A) 9/4

(B) 9/8

(C) 5/3

(D) 4/5

(E) 3/5

Se você não domina a teoria veja abaixo como localizar a imagem de um objeto na água com o observador no ar (caso do exercício)

Na figura o ponto objeto real P está dentro da água (mais refringente, maior índice de refração) e emitindo dois raios de luz, um vertical que não sofre desvio e o outro oblíquo que, ao se refratar para o ar, afasta-se da normal atingindo os olhos do observador e determina a imagem virtual (P’), obtida no prolongamento desse raio e onde ele intercepta o raio de luz vertical, fornecendo essa imagem P’, acima do objeto real P.

Veja na figura abaixo a figura do exercício com os dados do mesmo:

Lei de Snell Descartes

Cálculo da profundidade aparente da lâmpada (altura h’ da imagem i da lâmpada em relação à superfície) “figura abaixo”

R- B

21- (Faculdade de Tecnologia Termomecânica – SP- meio do ano – 019/020)

A figura mostra um gato observando um peixe dentro de um aquário contendo água.

O índice de refração do ar onde está o gato é igual a 1,0 e o índice de refração da água onde está o peixe é igual a 1,5.

Se o gato vê a imagem do peixe a 20 cm abaixo da superfície da água, a alternativa que assinala a profundidade real do peixe, em relação a essa superfície, é

(A) 5 cm. (B) 10 cm. (C) 15 cm. (D) 25 cm. (E) 30 cm.

Como utilizar a equação do dioptro-plano

Sendo:

di distância vertical da imagem à superfície de separação dos meios A e B (distância aparente, em que o observador enxerga a imagem)

do distância vertical do objeto, até a superfície de separação dos meios A e B.

no índice de refração do meio onde está o observador (no caso, meio A)

ni índice de refração do meio onde está o objeto e a imagem (no caso, meio B)

No caso do exercício: di = 20 cm; ni = 1,5; no = 1 e do = ?

di.ni = do.no 20.1,5 = do.1 do = 30 cm.

R- E

22- (Universidade Estadual do Centro-Oeste – UNICENTRO – PR – 2020)

De acordo com a óptica geométrica, no dioptro representado na figura,

A) a velocidade da luz no meio 1 é menor que no meio 2.

B) o índice de refração do meio 1 é maior que o do meio 2.

C) os raios luminosos que partem do objeto em direção à superfície dióptrica sofrem reflexão total.

D) o observador vê uma imagem virtual do objeto, formada no meio 2 e mais próxima à superfície dióptrica.

E) o desvio que os raios luminosos sofrem, ao atravessar a superfície dióptrica, independe do ângulo de incidência.

Equação do dioptro plano

Veja a informação acima que, em qualquer situação a imagem está sempre acima do objeto e sobre a mesma reta.

R- D

Espelhos esféricos e Lentes esféricas

23- (FGV – SP – Economia – 2020)

Um objeto realiza movimento harmônico simples, de amplitude A e frequência f, em frente a um espelho esférico convexo, deslocando-se sobre o eixo principal do espelho.

O movimento da imagem desse objeto, observado no espelho, apresentará, em relação ao movimento do objeto,

(A) mesma frequência e maior amplitude.

(B) frequência e amplitude menores.

(C) frequência e amplitude maiores.

(D) mesma frequência e menor amplitude.

(E) mesma frequência e mesma amplitude.

Construção geométrica de imagens nos espelhos esféricos convexos

Espelho convexo Para qualquer localização do objeto

Independentemente da posição do objeto, a imagem terá sempre:

Natureza virtual

Localização atrás do espelho e entre V e F e observe nas figuras acima que à medida que o objeto se aproxima do espelho, a imagem também se aproxima e aumenta de tamanho, mas está sempre entre V e F.

Tamanho menor que o do objeto

Orientação direita em relação ao objeto

Observe que como x > y a amplitude do objeto A é maior que a da imagem a (A > a).

Como o período T (tempo que objeto e imagem demoram para efetuar uma oscilação completa) é o mesmo, a frequência que é o inverso do período também será a mesma .

R- D

24- (Instituto Militar de Engenharia – IME – 2020)

Em um experimento, uma fonte laser emite um pulso luminoso instantâneo, que é refletido por um espelho plano (M_R), girando em velocidade angular constante ω. Um outro espelho fixo, côncavo e circular (M_F), encontra-se acima da fonte laser, ambos localizados a uma distância L = 3 km de M_R, conforme mostra a figura.

O centro de curvatura (C) de M_F localiza-se no ponto onde a luz do laser encontra M_R e coincide com seu centro de rotação.

Dado:

• velocidade da luz: c = 3 x 10⁸ m/s.

Observações:

• a posição de M_R e M_F são tais que o feixe consegue chegar a M_F, pelo menos, duas vezes; e

• despreze o comprimento da fonte laser.

Para que o pulso luminoso seja refletido em MF pela 2ª vez, a um comprimento de arco Δ_s = 30 cm do 1º ponto de reflexão, o valor de ω, em rad/s, é:

(A) 1,25

(B) 2,50

(C) 3,33

(D) 5,00

(E) 10,00

O exercício em questão precisa ser analisado com cuidado, então vamos por partes.

Começando pelo tempo que demora para acontecer as duas reflexões, vamos utilizar da velocidade escalar afinal a velocidade da luz (c) é constante:

No caso o é igual a 2.R, pois o raio vai e volta no círculo de raio R. Agora precisamos achar o tamanho do ângulo, ele pode ser encontrado pela definição do radiano:

Onde:

é o arco formado

é o ângulo do arco

R é o raio do círculo

Como exemplificado na imagem a seguir:

Com a definição do radiano podemos:

Como o espelho plano reflete o raio com o dobro do ângulo incidente, por consequência da primeira lei da reflexão, então o ângulo de rotação do espelho é metade de , portanto = 0,5.10^-4 rad.

Obs: caso não tenha entendido o parágrafo anterior observe a imagem a seguir.

Como já calculamos tudo o que precisávamos, basta apenas substituir na equação da velocidade angular:

Onde:

é a velocidade angular

é a variação do ângulo

é a variação do tempo

Alternativa B.

25- (PUC – SP- 2020)

Um carrinho executa um movimento uniforme ao longo de uma trajetória retilínea, que coincide com o eixo principal de um espelho esférico cujo módulo do raio de curvatura é de 100 cm.

O cronômetro é zerado, quando o carrinho passa exatamente sobre o centro de curvatura (C) do espelho.

A partir daí verifica-se que, no instante 2,5 s, o espelho esférico conjuga uma imagem invertida e aumentada de 2 vezes do carrinho.

Adotando o referencial no vértice (V) do espelho esférico e a orientação positiva, conforme indicado na figura, a função horária do espaço em função do tempo para o movimento do carrinho, em unidades do SI, está corretamente expressa na alternativa:

A) S = 1,0 + 0,3.t

B) S = 1,0 – 0,1.t

C) S = 1,0 – 0,3.t

D) S = 1,0 + 0,6.t

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

Equação do aumento linear transversal

R- B

26- (UNESP – SP – 2020 – segunda fase)

Uma placa retangular de espessura desprezível e de vértices PQRS é posicionada, em repouso, sobre o eixo principal de um espelho esférico gaussiano de vértice V, foco principal F e centro de curvatura C, de modo que a posição do vértice R da placa coincida com a posição do ponto C, conforme figura.

O raio de curvatura desse espelho mede 160 cm e o comprimento da placa é 40 cm.

a) Na figura apresentada no campo de Resolução e Resposta, construa, traçando raios de luz, a imagem P’S’ do lado PS dessa placa.

Identifique, nessa figura, os pontos P’ e S’ e classifique essa imagem como real ou virtual, justificando sua resposta.

b) Calcule, em cm, a distância entre a imagem P’S’, do lado PS, e a imagem Q’R’, do lado QR.

A imagem terá:

Natureza real (obtida na interseção dos próprios raios luminosos)

Localização antes de C

Tamanho maior que o do objeto (veja figura)

Orientação invertida em elação ao objeto

b) Quando o objeto (QR) está sobre o centro de curvatura C a imagem (Q’R’) estará sob C (Q’R’ = 160 cm de V) e terá as características fornecidas abaixo.

Objeto sobre o centro de curvatura C

Localização a imagem (P’S’) do objeto (PS) sedo dados P = 120 cm e f = 80 cm utilizando a equação

dos pontos conjugados de Gauss.

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

A distância pedida entre a imagem P’S’, do lado PS, e a imagem Q’R’, do lado QR vale d = 240 – 160 d = 80 cm

27- (UECE – Universidade Estadual do Ceará – 2020)

Os carros mais modernos dispõem de câmeras integradas, cuja função é auxiliar o motorista em manobras.

No entanto, o espelho continua sendo um recurso de grande utilidade. Nos veículos de grande porte, os retrovisores costumam possuir, além do espelho plano, um espelho convexo.

Este espelho curvo tem como característica

A) formar imagens maiores que os objetos refletidos.

B) formar imagens virtuais a partir de objetos reais.

C) formar uma imagem real a partir de um objeto real.

D) convergir a luz refletida para um mesmo ponto, foco.

Construção geométrica de imagens nos espelhos esféricos convexos

Espelho convexo Para qualquer localização do objeto

Independentemente da posição do objeto, a imagem terá sempre:

Natureza virtual

Tamanho menor que o do objeto

Orientação direita em relação ao objeto

Utilidades: Os espelhos convexos são empregados como retrovisores em veículos, cabines de segurança, elevadores, etc.

Sua vantagem sobre o espelho plano, nesse particular, é ter maior campo visual. Têm, entretanto, o inconveniente de não darem noção da distância.

R- B

28- (Universidade Estadual do Centro-Oeste – UNICENTRO – PR – 2020)

Espelho esférico é um sistema óptico que é formado por uma calota esférica polida com um alto poder de reflexão.

Os espelhos esféricos convexos são bastante utilizados como retrovisores, porque

A) produzem imagens reais.

B) possuem aumento linear transversal maior do que 1.

C) apresentam centro de curvatura e foco principal sobrepostos.

D) possuem distância focal e raio de curvatura com medidas iguais.

E) apresentam campo visual maior que espelhos planos, em idênticas condições.

Construção geométrica de imagens nos espelhos esféricos convexos

Espelho convexo Para qualquer localização do objeto

Independentemente da posição do objeto, a imagem terá sempre:

Natureza virtual

Tamanho menor que o do objeto

Orientação direita em relação ao objeto

Utilidades: Os espelhos convexos são empregados como retrovisores em veículos, cabines de segurança, elevadores, etc.

Sua vantagem sobre o espelho plano, nesse particular, é ter maior campo visual. Têm, entretanto, o inconveniente de não darem noção da distância.

R- E

29- (PUCRS – 2020)

Em frente a um espelho côncavo de foco principal F e vértice V, um objeto O está posicionado no centro de curvatura C, conforme mostra a figura abaixo.

Quando este objeto for aproximado do espelho, ficando entre o foco e o vértice, sua imagem posicionar-se-á

A) no foco.

B) no infinito.

C) atrás do espelho.

D) no centro de curvatura

Veja esquema abaixo:

Objeto entre o foco F e o vértice V ou entre o foco F e o espelho

A imagem terá:

Natureza virtual (obtida na interseção do prolongamento dos raios de luz ) não pode ser projetada, fotografada, etc., atrás do espelho.

Localização atrás do espelho

Tamanho maior que o do objeto

Orientação direita em relação ao objeto

Utilidades: são empregados com frequência quando se deseja obter uma imagem virtual e ampliada de um objeto, como é o caso dos espelhos de barbear, toalete, de dentista, espelho de otorrinolaringologia, etc.

R- C

30- (PUC- PR – MEDICINA – 019/020)

Os espelhos retrovisores externos dos automóveis são esféricos do tipo convexo, o que pode permitir confusão com o tamanho das imagens e também com as distâncias dos objetos vistos por meio deles.

Imagine uma estrada retilínea e dois carros deslocando-se em movimento uniforme no mesmo sentido. O carro A está na frente com velocidade de 72 km/h e o carro B está atrás com velocidade de 90 km/h, ambas velocidades em relação à estrada. O motorista do carro A observa o carro B aproximar-se por meio do retrovisor. Considere que o espelho retrovisor é um espelho convexo de raio de curvatura igual a 10,0 m.

No instante inicial em que o motorista do carro A observa o carro B, este se encontra a 20,0 m do espelho, e quando volta a olhá-lo esta distância passa a ser de 7,5 m.

Qual será a velocidade escalar média da imagem do carro B entre as duas posições observadas pelo motorista do carro A em relação ao próprio espelho?

(A) 0,04 m/s

(B) 0,33 m/s

(C) 0,40 m/s

(D) 3,00 m/s

(E) 5,00 m/s

Inicialmente vamos analisar o intervalo de tempo entre as posições reais do veículo discutidas no enunciado. Para isto, vale lembrar que a velocidade média:

Isolando o intervalo de tempo na fórmula, temos:

Agora, vamos avaliar a velocidade de aproximação entre os dois veículos considerando que nosso sistema de coordenadas está fixado no espelho do carro à frente. Isto resulta em:

Repare que a velocidade relativa considera o primeiro veículo como parado e o segundo com uma velocidade de 18 km/h equivalentes à situação inicial do enunciado. O sinal negativo aparece, pois está ocorrendo um movimento retrógrado visto que o segundo carro se aproxima cada vez mais do primeiro. Diante disto, temos:

A variação de espaço percorrida é dada por:

Substituindo na primeira equação, encontramos o intervalo de tempo:

Agora, iremos utilizar o seguinte conceito para obter as imagens relativas no espelho retrovisor:

Generalizando isto para a notação de S (posição no espaço):

Em que é a posição da imagem. Isolando este termo na fórmula, obtemos:

Convém lembrar algumas regras, em especial que:

Repare que .

Então por conta do espelho do enunciado ser convexo, temos um foco negativo, portanto a equação de S’ se reduz a:

Agora utilizaremos essa equação para calcular e :

De posse destes valores, aplicaremos novamente a definição de velocidade escalar média:

Logo, a alternativa correta é a C.

31- (FAMERP–SP – Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto –- 2020)

No dia 20 de junho de 1969, o ser humano caminhou pela primeira vez na superfície lunar.

Em uma das fotos registradas nesse dia pode-se ver uma imagem direita e menor formada pela superfície convexa do visor do capacete do astronauta Edwin Aldrin, que funciona como um espelho.

Essa imagem é

(A) real e o objeto se encontra além do centro de curvatura do espelho.

(B) virtual e independe da localização do objeto.

(C) virtual e o objeto se encontra entre o espelho e seu foco principal.

(D) real e o objeto se encontra entre o espelho e seu foco principal.

(E) real e independe da localização do objeto

Construção geométrica de imagens nos espelhos esféricos convexos

Espelho convexo Para qualquer localização do objeto

Independentemente da posição do objeto, a imagem terá sempre:

Natureza virtual

Tamanho menor que o do objeto

Orientação direita em relação ao objeto

Utilidades: Os espelhos convexos são empregados como retrovisores em veículos, cabines de segurança, elevadores, etc.

Sua vantagem sobre o espelho plano, nesse particular, é ter maior campo visual. Têm, entretanto, o inconveniente de não darem noção da distância.

R- B

32- (UNICAMP – SP – segunda fase – 2020)

As vidraças de um arranha-céu em Londres, conhecido como “Walkie Talkie”, reproduzem a forma de um espelho côncavo.

Os raios solares refletidos pelo edifício provocaram danos em veículos e comércios próximos.

a) Considere um objeto em frente e ao longo do eixo do espelho côncavo de raio de curvatura R = 1,0 m, conforme mostra a figura no espaço de resposta.

Complete os raios luminosos na figura.

Em seguida, calcule a distância d do objeto ao vértice do espelho (ponto O), de forma que a intensidade de raios solares, incidentes paralelamente ao eixo do espelho, seja máxima na posição do objeto.

b) Um objeto metálico de massa m = 200 g e calor específico ) absorve uma potência P = 60W de radiação solar focalizada por um espelho côncavo.

Desprezando as perdas de calor por radiação, condução e convecção, calcule a variação de temperatura do objeto após t = 32 s de exposição a essa radiação.

a) Considerando válidas as condições de astigmatismo de Gauss, os raios de luz são os seguintes:

Raio azul Todo raio de luz que incide paralelamente ao eixo principal se reflete passando pelo

foco principal (real) F.

Raio vermelho Todo raio de luz que incide sobre o vértice V do espelho se reflete formando o mesmo ângulo

com o eixo principal

Lembrando que a distância do foco principal F ao vértice V é chamada de distância focal f e f = R/2 ou R = 2f onde R é o raio de curvatura do espelho F = R/2 F = 1/2 = 0,5 m.

Completando as trajetórias dos raios de luz (figura abaixo).

Fisicamente o foco seria onde estaria localizada a imagem de um objeto situado no infinito.

Para se localizar o foco F do espelho devem-se considerar raios que incidam no espelhos provenientes de um objeto situado no infinito (como o Sol), que incidem paralelamente ao eixo principal (veja raio azul acima).

Estes raios são paralelos e, após se refletirem no espelho, retornam se concentrando no foco.

Assim, a intensidade de raios solares, incidentes paralelamente ao eixo do espelho, seja máxima é nesse ponto F = 0,5 m que deve estar localizado o objeto.

Equação fundamental da calorimetria (calor sensível ou calor específico)

33- (Universidade Federal de Roraima – UFRR – 2020)

A poluição das águas nos rio

Desafiados pelo professor de Física a criarem algo que levasse em conta a preocupação em obter energia limpa e a redução da emissão de gases poluentes, um grupo de alunos propõe um projeto de um aquecedor solar para o cozimento de alimentos.

Eles pretendem utilizar um só espelho para construir o artefato.

Para que este tenha a maior eficiência, o tipo de espelho e a posição na qual deve ser colocado o recipiente com o alimento são, respectivamente:

A) espelho côncavo e o recipiente deverá ser posicionado no centro de curvatura do espelho.

B) espelho côncavo e o recipiente deverá ser posicionado no foco do espelho.

C) espelho côncavo e o recipiente deverá ser posicionado no ponto médio do foco do espelho.

D) espelho convexo e o recipiente deverá ser posicionado no foco do espelho.

E) espelho convexo e o recipiente deverá ser posicionado no ponto médio do foco do espelho.

R- B

34- Universidade Federal de Uberlândia – UFU – MG – meio do ano – 2019/2020

Uma pessoa vai até um museu de ciências e numa sala de efeitos luminosos se posiciona frente a diferentes tipos de espelhos (côncavo, convexo e plano).

Qual situação a seguir representa a correta imagem (i) que é possível essa pessoa obter de si própria?

B) errada no espelho côncavo objeto sobre o foco não fornece imagem (ela é imprópria, está no infinito).

C) errada o espelho plano fornece imagem virtual (atrás do espelho) e do mesmo tamanho que o do objeto.

D) errada espelho convexo fornece sempre para qualquer posição do objeto imagem virtual (atrás do espelho), menor e direita.

A) Correta veja esquema abaixo:

R- A

35- (UNICAMP – SP – 2020)

A lupa é um instrumento óptico simples formado por uma única lente convergente.

Ela é usada desde a Antiguidade para observar pequenos objetos e detalhes de superfícies.

A imagem formada pela lupa é direta e virtual.
Qual figura abaixo representa corretamente o traçado dos raios luminosos principais provenientes de um deteminado ponto de um objeto observado por uma lupa?
Nessas figuras, (f) e (f’) representam os pontos focais, (o) o objeto e (i) a imagem.

Para que isso ocorra o objeto deve estar localizado entre f_o = f e o centro óptico O da lente.

Natureza Virtual (obtida no cruzamento dos prolongamentos dos raios luminosos).

Localização Antes de f_o (f)

Tamanho e orientação maior que o objeto e direita em relação a ele.

Utilidade

R- A

36- (UECE – Universidade Estadual do Ceará – 2020)

Uma lupa é um instrumento óptico bastante usual para facilitar a visualização de objetos pequenos.

Considere que um usuário utiliza uma lupa bem próxima ao seu olho para ver um ponto de um objeto.

Este ponto observado está no eixo principal da lente da lupa. Para maior conforto visual, deseja-se que os raios de luz oriundos desse ponto cheguem ao olho paralelos ao eixo principal.

Para isso, a lente deve ser

A) convergente e o ponto do objeto coincidente com o foco.

B) divergente e o ponto do objeto coincidente com o foco.

C) convergente e o ponto do objeto após o foco.

D) divergente e o ponto do objeto muito distante do foco.

Objeto O sobre o foco f_o

R- A

37- (UEL–PR-2020)

Certos dispositivos possibilitam visualizar ou demonstrar fenômenos naturais explicados pelas Leis da Física como o que se encontra no Museu de Ciência e Tecnologia de Londrina, conforme a figura a seguir.

Nos compartimentos inferiores do dispositivo, há dois tipos de lentes, sendo possível observar a convergência e a divergência dos raios de luz que incidem nas lentes e delas emergem ao se acionar um botão.

Com base na imagem e nos conhecimentos sobre lentes esféricas, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o caminho percorrido pelos raios de luz.

Veja no resumo dos raios notáveis abaixo, compare com as alternativa e verifique que a correta é a C.

R- C

38- (Universidade Estadual do Maranhão – UEMA – MA – 2020)

No ano de 2019, comemora-se centenário do Eclipse de Sobral (interior do Ceará).

Esse evento foi importante para Física, pois marca a primeira comprovação experimental da teoria da Relatividade Geral.

Segundo as previsões teóricas, quando a luz passa próxima a um corpo maciço, a mesma se curva. Esse fenômeno é conhecido como lente gravitacional.

A imagem a seguir lembra os princípios da Óptica geométrica, onde a galáxia Andrômeda representa uma lente convergente com distância focal de 0,5 anos-luz e a estrela Alfa Centauro se encontra a 3,0

anos-luz de distância da galáxia Andrômeda.

a) A que distância, aproximadamente da galáxia, está situada a imagem da estrela Alfa Centauro em anos-luz?

b) Calcule o aumento linear transversal.

Equação de Gauss para lentes esféricas

39- (Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo – SP – 2020)

A figura mostra uma lente delgada e convergente de distância focal igual 180 cm e um objeto luminoso colocado sobre o eixo principal da lente.

Sendo a distância entre o objeto e a lente igual a 60 cm, a posição da imagem conjugada pela lente no eixo x, representado na figura, é

Equação de Gauss para lentes esféricas

Objeto O entre f_o e O

Natureza Virtual (obtida no cruzamento dos prolongamentos dos raios luminosos).

Localização Antes de fo

Tamanho e orientação maior que o objeto e direita em relação a ele.

Utilidade

R- D

40- (IFMT – MT – 2020)

As lentes são sistemas ópticos utilizados em diversos equipamentos, tais como: Telescópios,

microscópios projetores e até mesmo em um simples par de óculos.

As lentes esféricas são constituídas de três meios homogêneos e transparentes, separados por duas superfícies esféricas ou uma superfície esférica e outra plana e podem ser classificadas em lentes convergentes (que convergem os raios luminosos) ou divergentes (que divergem os raios luminosos).

Considerando que as lentes abaixo estão situadas em um meio com índice de refração menor que o do material que constitui as lentes, qual a ordem que representa de forma correta a classificação dessas lentes?

(A) Convergente, divergente, divergente, divergente.

(B) Convergente, divergente, divergente, convergente.

(C) Divergente, convergente, convergente, divergente.

(D) Divergente, convergente, convergente, convergente.

(E) Todas as lentes são convergentes.

Pelo enunciado lentes do exercício estão situadas em um meio com índice de refração menor que o do material que constitui as lentes.

Quando o índice de refração da lente for maior que o índice de refração do meio em que ela está imersa, as lentes convergentes têm bordas finas e a convergentes extremidades grossas.

Veja nas figuras que apenas a lente 1 tem extremidades finas sendo convergente.

R- A

41- (PUCCAMP – SP – 2020)

A figura mostra duas lentes delgadas, uma divergente e outra convergente, de distâncias focais de mesmo valor absoluto e igual a D.

As lentes distam 3D uma da outra e estão dispostas de modo que seus eixos principais sejam coincidentes.

Entre elas, e sobre o eixo principal das lentes, encontra-se um objeto luminoso que dista D da lente divergente e 2D da lente convergente.

Considerando as regiões 1, à esquerda da lente divergente, 2, entre as lentes, e 3, à direita da lente convergente, indicadas na figura, é correto afirmar que as imagens desse objeto conjugadas pela lente divergente e pela lente convergente estão localizadas, respectivamente, nas regiões

(A) 1 e 1.

(B) 1 e 3.

(C) 2 e 3.

(D) 2 e 2.

(E) 3 e 2.

Lente divergente (localização geométrica da imagem)

Neste caso, independente da posição do objeto O, a imagem i terá sempre as seguintes características:

Natureza virtual (obtida pelo prolongamento do raio refratado).

Localização entre O e fi.

Tamanho e orientação menor que o objeto e direita em relação a ele.

Utilidades

Observado pela lente divergente o objeto está na região 2.

Veja na figura fornecida no enunciado que, pela lente convergente o objeto está localizado sobre seu centro de curvatura (dobro da distância focal), cujas características estão a seguir.

Objeto O sobre Ao (centro de curvatura).

Características da imagem i:

Natureza real.

Localização sob Ai (centro de curvatura).

Tamanho e orientação mesmo tamanho que o do objeto e invertida em relação a ele.

Utilidade: Xérox tamanho normal

Observado pela lente convergente o objeto está na região3.

R- C

42- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco – IFPE – 2020)

Com relação aos fenômenos da Óptica Geométrica, analise as afirmativas a seguir.

I. Uma lupa consiste em uma lente esférica convergente que permite o aumento da visualização de um objeto, porém, quando a posicionamos muito distante do objeto, proporciona uma imagem invertida.

II. Um objeto colocado diante de uma associação de dois espelhos planos, com as suas superfícies refletoras fazendo um ângulo de 60º, produz a visualização de 5 imagens.

III. Um objeto situado entre o foco e o centro óptico de uma lente convergente conjuga uma imagem real, invertida e maior que o objeto.

IV. Um objeto posicionado sobre o centro de curvatura de um espelho côncavo produz uma imagem virtual, direita e de mesmo tamanho.

V. Um objeto colocado diante de um espelho convexo conjuga uma imagem virtual, direita e de menor tamanho

Estão CORRETAS, apenas, as afirmativas

a) II, III e IV. b) I, II e V. c) III, IV e V. d) I, II e IV. e) I, III e V.

I. Correta –

Corresponde aos dois casos abaixo:

* Objeto O entre f_o e O

Natureza Virtual (obtida no cruzamento dos prolongamentos dos raios luminosos).

Localização Antes de fo

Tamanho e orientação maior que o objeto e direita em relação a ele.

Utilidade

* Objeto O antes de A_o

Características da imagem i:

Natureza Real (obtida no cruzamento do próprio raio luminoso (linha cheia)).

Localização entre Fi e Ai.

Tamanho e orientação menor que o objeto e invertida em relação ao mesmo.

Utilidades

Uma máquina fotográfica e uma filmadora (digitais ou não) têm seu sistema óptico como nesse

caso onde a imagem formada no filme (ou censor na máquina digital) é real, invertida e menor.

O mesmo acontece numa máquina de xérox quando queremos reduzir um documento.

O globo ocular funciona também de modo semelhante, pois seus vários componentes transparentes funcionam como uma lente convergente formando na retina uma imagem real, menor e invertida.

II- Correta –

Espelhos planos angulares

III- Falsa

Veja (I) – primeiro caso

IV- Falsa –

Objeto O sobre Ao (centro de curvatura).

Características da imagem i:

Natureza real.

Localização sob Ai (centro de curvatura).

Tamanho e orientação mesmo tamanho que o do objeto e invertida em relação a ele.

Utilidade: Xérox tamanho normal

V- Correta –

Lente divergente

Neste caso, independente da posição do objeto O, a imagem i terá sempre as seguintes características:

Natureza virtual (obtida pelo prolongamento do raio refratado).

Localização entre O e fi.

Tamanho e orientação menor que o objeto e direita em relação a ele.

R- B

43- (IFPE – 2020)

Uma câmera fotográfica digital é uma câmara escura que tem posicionada, em sua entrada de luz frontal, uma lente que consegue projetar a imagem no fundo da câmara onde há os sensores que

capturam os diversos pontos de luz da paisagem.

Considere uma câmera que possua um sistema de ajuste de foco e determine a distância focal da lente convergente em que, ao colocarmos um objeto situado a 95 cm do vértice da lente, consiga conjugar a imagem a 5 cm de distância da lente no fundo da câmera, através dos sensores ópticos.

Geometricamente

Objeto O antes de A_o

Características da imagem i:

Natureza Real (obtida no cruzamento do próprio raio luminoso (linha cheia)).

Localização entre Fi e Ai.

Tamanho e orientação menor que o objeto e invertida em relação ao mesmo.

Utilidades

Uma máquina fotográfica e uma filmadora (digitais ou não) têm seu sistema óptico como nesse

caso onde a imagem formada no filme (ou censor na máquina digital) é real, invertida e menor.

Analiticamente

Equação de Gauss

É pedida a distância focal f dessa lente convergente com o objeto situado a 95 cm do vértice da lente (P = 95 cm) e com a imagem a 5 cm de distância da lente (P’ = 5 cm).

R- A

44- (Faculdade de Medicina do ABC – FMABC – SP – 2020)

O otoscópio, um equipamento médico utilizado para observar o interior da orelha, fornece uma imagem ampliada e direita do objeto observado.

Para obter esse tipo de imagem, a lente do otoscópio deve ser

(A) divergente, e o objeto deve estar a uma distância da lente maior que a do seu ponto antiprincipal objeto.

(B) convergente, e o objeto deve estar a uma distância da lente maior que a do seu ponto antiprincipal objeto.

(C) divergente, e o objeto deve estar entre o centro óptico e o ponto antiprincipal objeto da lente.

(D) convergente, e o objeto deve estar entre o centro óptico da lente e seu foco principal objeto.

(E) convergente, e o objeto deve estar entre o foco principal objeto da lente e seu ponto antiprincipal objeto.

Objeto O entre f_o (ponto antiprincipal objeto) e O (centro óptico)

Natureza Virtual (obtida no cruzamento dos prolongamentos dos raios luminosos).

Localização Antes de f_o

Tamanho e orientação maior que o objeto e direita em relação a ele.

Utilidade

R- D

45- (AFA-2020)

Um objeto pontual luminoso que oscila verticalmente em movimento harmônico simples, cuja equação da posição é y = A cos(ωt), é disposto paralelamente a um espelho esférico gaussiano côncavo (E) de raio de curvatura igual a 8A e a uma distância 3A desse espelho (figura 1).

Um observador visualiza a imagem desse objeto conjugada pelo espelho e mede a amplitude e a frequência de oscilação do movimento dessa imagem.

Trocando-se apenas o espelho por uma lente esférica convergente delegada (L) de distância focal A e índice de refração n = 2 (figura 2), o mesmo observador visualiza uma imagem projetada do objeto oscilante e mede a amplitude e a frequência do movimento da imagem.

Considere que o eixo óptico dos dispositivos usados passe pelo ponto de equilíbrio estável do corpo que oscila e que as observações foram realizadas em um meio perfeitamente transparente e homogêneo de índice de refração igual a 1.

Equação dos pontos conjugados ou equação de Gauss para espelhos esféricos

Equação do aumento linear transversal

Espelho côncavo

Lente convergente

R- A

46- (CEDERJ-RJ-2020)

Um objeto é posicionado muito longe do centro óptico de uma lente delgada divergente.

Quanto à natureza e a posição, a imagem do objeto caracteriza-se por ser

(A) virtual e próxima ao foco situado entre o objeto e a lente.

(B) virtual e próxima ao foco situado após o objeto e a lente.

(C) real e próxima ao foco situado entre o objeto e a lente.

(D) real e próxima ao foco situado após o objeto e a lente.

Lente divergente

Neste caso, independente da posição do objeto O, a imagem i terá sempre as seguintes características:

Natureza virtual (obtida pelo prolongamento do raio refratado).

Localização entre O e f_i.

Tamanho e orientação menor que o objeto e direita em relação a ele.

Utilidades

R- A

47- (ENEM-MEC-019)

A maioria das pessoas fica com a visão embaçada ao abrir os olhos debaixo dʼágua. Mas há uma exceção: o povo moken, que habita a costa da Tailândia.

Essa característica se deve principalmente à adaptabilidade do olho e à plasticidade do cérebro, o que significa que você também, com algum treinamento, poderia enxergar relativamente bem debaixo dʼágua.

Estudos mostraram que as pupilas de olhos de indivíduos moken sofrem redução significativa debaixo dʼágua, o que faz com que os raios luminosos incidam quase paralelamente ao eixo óptico da pupila.

A acuidade visual associada à redução das pupilas é fisicamente explicada pela diminuição

(A) da intensidade luminosa incidente na retina.

(B) da difração dos feixes luminosos que atravessam a pupila.

(C) da intensidade dos feixes luminosos em uma direção por polarização.

(D) do desvio dos feixes luminosos refratados no interior do olho.

(E) das reflexões dos feixes luminosos no interior do olho.

A acuidade visual é a capacidade do olho para distinguir detalhes espaciais, ou seja, identificar o contorno e a forma dos objetos.

Pelo enunciado os estudos mostraram que as pupilas de olhos de indivíduos moken sofrem redução significativa debaixo dʼágua, o que faz com que os raios luminosos incidam quase paralelamente ao eixo óptico da pupila.

Assim, com a diminuição da pupila, os raios de luz que penetram no sistema de lentes do olho quase que paralelamente ao eixo óptico sofrem menor desvio durante a refração passando da água para o interior do olho.

R- D

48- (CEDERJ – RJ – meio do ano – 019/029)

Um objeto se afasta de um observador em alta velocidade. Ele emite uma luz amarela que, no entanto, chega ao observador em tom de vermelho, devido ao efeito Doppler.

Esse efeito se deve à mudança na

(A) frequência e na velocidade da onda recebida.

(B) amplitude e na velocidade da onda recebida.

(C) amplitude e no comprimento da onda recebida.

(D) frequência e no comprimento da onda recebida.

Efeito Doppler

Refere-se à variação da freqüência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Na aproximação entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais agudo (maior freqüência, recebe maior número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será menor que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O1 das figuras abaixo).

No afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor freqüência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será maior que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O2 das figuras acima).

Observe que o motorista da ambulância não percebe nenhuma alteração no som emitido pela sirene, pois eles se movem juntos.

R- D

Óptica Fisiológica

49- (FPS-Faculdade Pernambucana de Saúde-PE-2020)

A figura (A) abaixo mostra que o olho míope de uma determinada pessoa enxerga perfeitamente um objeto localizado à distância O.

Porém se o objeto estiver no infinito, objeto O’, a imagem se forma antes da retina, como mostra a figura (B).

Determine a distância focal que a lente divergente deve ter para corrigir este defeito de visão, como mostra a figura (C).

O objeto O’ passa a ter a sua imagem localizada a uma distância de 40 cm à esquerda da lente.

A) + 40 cm B) + cm C) – 40 cm D) – cm E) – 80 cm

A teoria a seguir é extensa, mas útil. Se você não domina o assunto é importante que você o entenda.

Miopia

Na miopia, a imagem é formada antes da retina devido ao fato de o olho ser anormalmente longo ou por excesso de curvatura no cristalino, na córnea, ou nos dois.

Os míopes enxergam mal de longe.

Corrige-se esse defeito com o uso de lentes (óculos ou lentes de contato) divergentes que deslocam a imagem para trás, sobre a retina (vide figura). Atualmente, existem tratamentos cirúrgicos.

A posição mais afastada do olho com que uma pessoa pode enxergar nitidamente a imagem de um objeto (ponto remoto), para uma pessoa de visão normal encontra-se no infinito e nesse caso a imagem do objeto forma-se sobre a retina.

Já, para um míope, esta imagem forma-se antes da retina. A correção é feita com a lente levando a imagem do objeto para o ponto onde ele consegue enxerga-la nitidamente (na retina), ou seja, a pessoa vê a imagem fornecida pela lente num ponto onde ela é projetada sobre a retina..

A lente de correção divergente deve “trazer” a imagem P de um objeto no infinito (P = ∞) para o ponto onde o olho consiga enxerga-la nitidamente (ponto remoto)

No caso do exercício, a maior distância com que uma pessoa consegue enxergar nitidamente um objeto (ponto remoto) é 40cm. Determine a convergência ou vergência da lente que corrige essa miopia.

O feixe de luz proveniente do infinito ( P = ∞ ) deve ter sua imagem, fornecida pela lente, formada no ponto P’ = – 40cm onde o olho conjuga a imagem nítida (fornecido pelo exercício).

Usando a equação dos pontos conjugados para essa lente 1/f = 1/P + 1/P’ 1/f = 1/∞ + 1/40

1/f = 0 + 1/40 f = 40cm como a lente é divergente f é negativa f = – 40cm.

R- C

50- (IFG – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás – 2020)

O olho humano é composto por várias estruturas biofísicas que, em perfeito funcionamento, proporcionam capacidade de distinguir formas, contornos, cores, intensidade de luz, profundidade e nitidez de objetos.

Por outro lado, algumas anomalias podem causar dificuldades de serem focadas, sobre a retina, as imagens geradas por refração da luz.

Por exemplo: uma pessoa acometida por miopia tem seu globo ocular ligeiramente alongado fazendo com que a imagem de um objeto seja projetada

a) antes da retina, tornando a imagem desfocada (embaçada) e para sua correção pode ser utilizada uma lente esférica divergente.

b) antes da retina, tornando a imagem desfocada (embaçada) e para sua correção pode ser utilizada uma lente esférica convergente.

c) depois da retina, tornando a imagem desfocada (embaçada) e para sua correção pode ser utilizada uma lente esférica divergente.

d) depois da retina, tornando a imagem desfocada (embaçada) e para sua correção pode ser utilizada uma lente esférica convergente.

Miopia

R- A

(PUC MINAS – MEDICINA – 2019/2020)

AS QUESTÕES DE 51 A 53 REFEREM-SE AO TEXTO A SEGUIR.

ACOMODAÇÃO VISUAL

Quando observamos um objeto mais próximo e, a seguir, outro mais afastado de nossos olhos, se a

distância focal do cristalino tivesse um valor fixo, a imagem que ele forneceria do objeto nem sempre se formaria sobre a retina, que é uma condição imprescindível para que o vejamos nitidamente.

Esse problema, entretanto, não ocorre com o olho normal graças a um notável sistema de adaptação: um conjunto de músculos ligados ao cristalino atua sobre ele, provocando variações na curvatura de suas faces, alterando o valor de sua distância focal (f).

Dessa maneira os músculos ajustam a distância focal do cristalino à posição do objeto, de modo que sua imagem se forme sempre sobre a retina.

Essa propriedade do olho é denominada de acomodação visual.

Para muitas pessoas, em virtude de problemas na visão, a acomodação visual é insuficiente para fazê-las enxergar nitidamente um objeto.

Os problemas de visão descritos a seguir são muito comuns:

Miopia – as pessoas que apresentam esse problema de visão têm o globo ocular um pouco mais

alongado, fazendo com que a imagem do objeto se forme antes da retina.

Hipermetropia – nesse caso, as pessoas têm o globo ocular um pouco mais curto que o normal,

fazendo com que a imagem se forme atrás da retina.

Presbiopia – é um problema de visão popularmente conhecido como vista cansada e ocorre

basicamente devido ao envelhecimento natural de nosso organismo. O cristalino torna-se rígido e o os músculos que atuam sobre ele não conseguem acomodá-lo para objetos próximos.

(Texto Adaptado de: Física – Volume Único. Máximo, Antônio e Alvarenga, Beatriz. Editora Scipione).

51- (PUC MINAS – MEDICINA – 2019/2020)

A correção visual através de lentes para a miopia deve ser feita:

a) com lentes convergentes.

b) com lentes biconvexas.

c) com lentes divergentes.

d) Não é possível a correção da miopia com o uso de lentes.

Miopia

Na miopia, a imagem é formada antes da retina devido ao fato de o olho ser anormalmente longo ou por excesso de curvatura no cristalino, na córnea, ou nos dois.

Os míopes enxergam mal de longe.

Corrige-se esse defeito com o uso de lentes (óculos ou lentes de contato) divergentes que deslocam

a imagem para trás, sobre a retina (vide figura acima). Atualmente, existem tratamentos cirúrgicos.

R- C

52- (PUC MINAS – MEDICINA – 2019/2020)

A correção visual com o uso de lentes para a hipermetropia deve ser feita usando-se:

a) lentes bicôncavas.

b) lentes convergentes.

c) lentes divergentes.

d) Não é possível a correção da hipermetropia com o uso de lentes.

Hipermetropia

Na hipermetropia a formação da imagem ocorre, teoricamente, atrás da retina, porque o olho é curto demais e porque o cristalino não consegue se acomodar para focalizar a imagem sobre a retina.

Os hipermetropes não conseguem enxergar objetos próximos com nitidez.

O defeito é corrigido com lentes convergentes.

R- B

53- (PUC MINAS – MEDICINA – 2019/2020)

A correção visual da presbiopia deve ser:

a) com lentes convergentes.

b) com lentes divergentes.

c) com lentes bicôncavas.

d) com imagens virtuais.

Presbiopia

Presbiopia ou vista cansada é comum nas pessoas após os 45 anos.

Esse defeito é devido à impossibilidade de o cristalino se acomodar para visão de objetos próximos. Por isso, as pessoas idosas enxergam muito mal de perto.

Essa deficiência pode ser corrigida com lentes convergentes e da mesma maneira com que se

corrige hipermetropia mas com vergência ou convergência maior pois deve convergir mais fortemente os raios de luz.

R- A

54- (PUCPR – MEDICINA – 2020)

Leia o texto a seguir.

Rubinho está com problemas de visão que o fazem esticar o braço com o livro que deseja ler.

Já imaginando que precisará de óculos, ele procura um médico oftalmologista que identifica que a menor distância do objeto aos olhos para que a imagem se forme com nitidez na retina para o caso de Rubinho é de 50 cm, quando o normal seria dispor o livro a 25 cm.

O médico faz a receita de óculos e Rubinho vai até uma loja para fazê-lo.

Após escolher o modelo, entrega a receita para a atendente que a leva para o laboratório de fabricação de lentes.

O técnico responsável por fazer as lentes para óculos lê a receita, escolhe um bloco de material com índice de refração absoluto igual a 1,4 e decide fazer uma lente em que uma face será plana.

Considere que o índice de refração do ar seja 1,0 e que a equação dos fabricantes de lentes seja

em que C representa a vergência da lente.

De acordo com o texto, qual deve ser o formato da outra face e o valor do seu raio de curvatura para que a lente atenda ao problema apresentado por Rubinho?

A) 20 cm; face convexa.

B) 40 cm; face convexa.

C) 10 cm; face côncava.

D) 20 cm; face côncava.

E) 40 cm; face côncava.

A explicação da informação abaixo se encontra em fisicaevestibular.com.br – Óptica fisiológica – Olho humano – Globo ocular – Defeitos da visão

Para você calcular a vergência ou convergência de uma lente convergente que corrige hipermetropia você deve usar a expressão 1/f = 1/P + 1/P’ com P sendo sempre 0,25 e P’ que é a menor distância com que a pessoa consegue enxergar nitidamente (fornecida) sendo negativa, pois a imagem é virtual.

C = 1/f = 1/0,25 – 1/P’

Fórmula (equação) dos Fabricantes de Lentes

Podemos determinar a distância focal f e a vergência C de uma lente conhecendo os raios de curvatura de suas faces e os índices de refração da lente e do meio que a envolve, através da equação dos fabricantes de lentes:

Considerações importantes para a resolução de exercícios

Se a lente é convergente e se uma face é plana a outra só pode ser convexa (lente convergente tem extremidades finas).

R- A