Óptica e Ondas
Exercício 1
Num recinto à prova de luz externa, iluminado por uma fonte luminosa vermelha, está um indivíduo de visão normal. Sobre uma mesa estão dois discos de papel, sendo um branco e outro azul (sob luz solar). Os discos têm a mesma dimensão e estão igualmente iluminados pela fonte de luz vermelha. Em que cores o indivíduo observará os discos?
Resolução:
O disco branco reflete difusamente as luzes de todas as cores. Ao ser iluminado por luz vermelha, o disco a reflete difusamente e, portanto, apresenta-se vermelho.
O disco azul reflete difusamente a luz azul e absorve as demais. Logo, ao ser iluminado por luz vermelha, ele a absorve e apresenta-se negro.
Respostas:
Disco branco - vermelho. Disco azul - negro.
Exercício 2
(Vunesp)
Em 3 de novembro de 1994, no período da manhã, foi observado, numa faixa ao sul do Brasil, o último eclipse solar total do milênio. Supondo retilínea a trajetória da luz, um eclipse pode ser explicado pela participação de três corpos alinhados: um anteparo, uma fonte e um obstáculo.
a) Quais são os três corpos do sistema solar envolvidos nesse eclipse?
b) Desses três corpos, qual faz o papel: de anteparo? De fonte? De obstáculo?
Resolução:
Os três corpos envolvidos no eclipse são o Sol, a Terra e a Lua. A Terra é o anteparo, o Sol a fonte e a Lua o obstáculo.
Respostas:
a) Sol, Terra, Lua.
b) Terra-anteparo, Sol-fonte, Lua-obstáculo.
Exercício 3
Um raio de luz incide no ponto I de um espelho plano E e, após a reflexão, passa pelo ponto P. Determine o ângulo de incidência.
Resolução:
Das leis da reflexão sabemos que o ângulo de incidência i (ângulo formado pelo raio incidente e a normal) e o ângulo de reflexão r (ângulo formado pelo raio refletido e a normal) são iguais. Da figura concluímos que o ângulo de incidência é igual a 45°.
Resposta: 45°.
Exercício 4
Com três patinadores colocados entre dois espelhos planos fixos, um diretor de cinema consegue uma cena onde são vistos, no máximo, 24 patinadores. Qual é o ângulo alpha entre os espelhos. Sabe-se que o ângulo α é tal que 360°/α é um número inteiro.
Resolução:
Como são vistos no máximo 24 patinadores, significa que aos três patinadores (objetos) correspondem 21 imagens. Logo, a um patinador (objeto) correspondem 7 imagens.
De N = (360°/α) - 1, e sendo N = 7, vem:
7 = (360°/α) -1 => 8 = (360°/α)=> α = 360°/8 => α = 45°
Resposta: 45°.
Exercício 5
(Olimpíada brasileira de Física)
Um quadrado está localizado sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, como ilustrado na figura a seguir.
Sabe-se que o vértice inferior esquerdo do quadrado está localizado exatamente sobre o centro de curvatura do espelho.
Pode-se afirmar que a imagem do quadrado tem a forma de um:
a) quadrado.
b) triângulo.
c) retângulo.
d) trapézio.
e) losango
Resolução:
Construindo a imagem do quadrado obtemos um trapézio.
Resposta: d
Exercício 6
Ponto remoto e ponto próximo
x
O ponto mais distante que o olho vê nitidamente, estando os músculos ciliares relaxados, é denominado ponto remoto. A distância D do ponto remoto ao olho é denominada distância máxima da visão distinta.
x
O ponto mais próximo que o olho vê nitidamente, estando os músculos ciliares com a máxima contração, é denominado ponto próximo. A distância d do ponto próximo ao olho é denominada distância mínima da visão distinta.
x
Para o olho de visão normal, o ponto remoto está infinitamente afastado
(D⇾∞) e o ponto próximo está a uma distância convencional de 25 cm (d =
25 cm).Assim, de um objeto no infinito o olho normal conjuga uma imagem nítida sobre a retina.
O ponto remoto de um míope se situa a 1 m de seu olho. Qual é a distância focal e a vergência das lentes corretivas?
Resolução:
A distância focal f dos óculos do míope é dada por: f = -Dm, onde Dm é a distância máxima da visão distinta do míope. Portanto: f = -1 m.
A vergência V é o inverso da distância focal: V = 1/f => V = -1 di
Respostas: -1 m; -1 di
Exercício 7
Denomina-se onda uma perturbação que se propaga num meio.
Uma onda transfere energia de um ponto a outro sem o transporte de matéria entre os pontos.
As ondas mecânicas não se propagam no vácuo.
As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo e em certos meios materiais.
(ITA-SP)
Considere os seguintes fenômenos ondulatórios:
I. Luz
II. Som (no ar)
III. Perturbação propagando-se numa mola helicoidal esticada.
Podemos afirmar que:
a) I, II e III necessitam de um suporte material para se propagarem.
b) I é transversal, II é longitudinal e III tanto pode ser transversal como longitudinal.
c) I é longitudinal, II é transversal e III é longitudinal.
d) I e III podem ser longitudinais.
e) Somente III é longitudinal.
Resolução:
A luz é uma onda transversal, o som é longitudinal e a onda na mola pode ser transversal ou longitudinal, dependendo da fonte.
Resposta: b
Exercício 8
A forma de uma corda, num determinado instante, por onde uma onda se propaga, está representada abaixo. A velocidade de propagação da onda na corda é de 10 cm/s. Determine a frequência e o comprimento de onda.
Resolução:
Da figura podemos calcular o comprimento de onda:
λ = 4.1 cm = 4 cm
v = λ.f => 10 = 4.f => f = 2,5 Hz
Respostas: Comprimento de onda: 4 cm; frequência: 2,5 Hz
Exercício 9
Uma corda tensa de 1,0 m de comprimento vibra com frequência de 10 Hz. A onda estacionária que se estabelece na corda tem o aspecto indicado na figura. Determine o comprimento de onda e a velocidade de propagação das ondas que se superpõem.
Resolução:
4.(λ/2) = 1,0 m => λ = 0,50 m
v = λ.f => v = 0,50.10 => v = 5,0 m/s
Respostas: λ = 0,50 m; v = 5,0 m/s
Exercício 10
São dados dois sons de frequências 600 Hz e 300 Hz. Assinale as afirmativas corretas:
I) O som de 600 Hz é mais grave do que o de 300 Hz.
II) O som de 600 Hz é mais alto do que o som de 300 Hz.
III) O intervalo entre os dois sons é de uma oitava.
IV) O som de 600 Hz tem maior intensidade do que o de 300 Hz.
Resolução:
O som de 600 Hz é mais agudo (mais alto) do que o som de 300 Hz. O intervalo entre os dois sons é igual a 2, isto é, de uma oitava. A intensidade de um som depende da energia transportada pela onda.
Resposta: II e III
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