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quinta-feira, 13 de setembro de 2012

Caiu no vestibular

Lente convergente e imagem real

(IME)

 

Uma lente convergente de distância focal f situa-se entre o objeto A e a tela T, como mostra a figura acima.

Sendo L a distância entre o objeto e a tela, considere as seguintes afirmativas:

I) Se L > 4f, existem duas posições da lente separadas por uma distância
L(L-4f), para as quais é formada na tela uma imagem real.
II) Se L < 4f, existe apenas uma posição da lente para a qual é formada na tela uma imagem real.
III) Se L = 4f, existe apenas uma posição da lente para a qual é formada na tela uma imagem real.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)

a) I e II apenas
b) I e III apenas
c) II e III apenas
d) I, II e III
e) III, apenas

Resolução:

Seja p a distância do objeto à lente e p’ a distância da imagem à lente.

Podemos escrever: L = p + p’ e portanto: p’ = L – p. Da equação de Gauss, vem:


1/f = 1/p + 1/(L-p) => 1/f = (L-p+p)/p.(L-p) => p.L-p2 = f.L =>

p2 - p.L + f.L = 0

O discriminante desta equação do segundo grau é: Δ = L2 - 4f.L

Para haver duas raízes reais e portanto duas posições da lente devemos impor: 


Δ = L2 - 4f.L > 0 => L2 > 4f.L => L > 4f 

As duas posições possíveis da lente são:

p1 = (L + Δ)/2 e p2 = (L - Δ)/2
                                     
A distância d entre as duas posições é dada por:


d = p1 - p2 = (L + Δ)/2 - (L - Δ)/2
d = Δ => d = (L2 - 4f.L) = [L(L - 4f)]                                  
                                                 
Assim, concluímos que a afirmação I) está correta.
Se L < 4f a equação não admite raízes reais. Logo a afirmação II) está incorreta.
Se L = 4f a equação admite apenas uma raíz real e portanto a afirmação III) está correta.
 

Resposta: b

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