Transcript Trabalho de Recuperação - 2º ano Convencional

Física / Daniel – 2º ano
TRABALHO DE RECUPERAÇÃO 1° TRIMESTRE 2014
ALUNO (A):____________________________________________________TURMA:______________
VALOR: 12,0
Nota:_________
INSTRUÇÕES: Todas as questões devem ser respondidas a CANETA.
NOTA: TODAS AS QUESTÕES DEVERÃO SER JUSTIFICADAS ATRAVÉS DE CALCULOS
Observação: Só serão aceitas as soluções que forem respondidas no espaço adequado para cada questão.
Questão 1. (UNIMONTES-MG-014) Um objeto está posicionado a 10 cm do foco de uma lente convergente com raio de 30
cm.Determine a natureza e posição da imagem formada.
Questão 2. (UNESP-SP) Quando o Sol está a pino, uma menina coloca um lápis de 7,0.10 -3m de diâmetro paralelamente ao
solo e observa a sombra por ele formada pela luz do Sol.
Ele 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 nitidez até desaparecer, restando apenas a penumbra. Sabendo-se que o diâmetro do Sol é 14.10 8m e a distância
do Sol à Terra é de 15.1010m, determine a altura do lápis em relação ao solo quando a sombra desaparece.
Questão 3. (UFSCAR) A 1 metro da parte frontal de uma câmara escura de orifício, uma vela de comprimento 20cm projeta
na parede oposta da câmara uma imagem de 4cm de altura.
A câmara permite que a parede onde é projetada a imagem seja movida, aproximando-se ou afastando-se do orifício. Se o
mesmo objeto for colocado a 50cm do orifício, para que a imagem obtida no fundo da câmara tenha o mesmo tamanho da
anterior, 4cm, a distância que deve ser deslocado o fundo da câmara, relativamente à sua posição original, em cm, é de quanto?
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Questão 4. (UFRJ) No dia 3 de novembro de 1994 ocorreu um eclipse total do Sol. No Brasil, o fenômeno foi mais bem
observado na Região Sul. A figura mostra a Terra, a Lua e o Sol alinhados num dado instante durante o eclipse; neste instante,
para um observador no ponto P, o disco da Lua envolve exatamente o disco do Sol.
Obs. A figura não está em escala..
Sabendo que a razão entre o raio do Sol (RS) e o raio da Lua (RL) vale 400 e que a distância do ponto P ao centro da Lua vele
3,5.105km, calcule a distância entre P e o centro do Sol. Considere propagação retilínea para a luz.
Questão 5. (UFRJ-RJ-011)
No ponto O está o olho de um observador da Terra olhando um eclipse solar total, isto é, aquele no qual a Lua impede toda luz
do
Sol de chegar ao observador.
a) Para que o eclipse seja anelar, isto é, para que a Lua impeça a visão dos raios emitidos por uma parte central do Sol, mas
permita a visão da luz emitida pelo restante do Sol, a Lua deve estar localizada onde? Explique com palavras e com um
desenho.
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b) Sabendo que o raio do Sol é 0,70.10 6 km, o da Lua, 1,75.103 km, e que a distância entre o centro do Sol e o observador na
Terra é de 150.106 km, calcule a distância d entre o observador e o centro da Lua.
Questão 6. (UFBA) A luz reduz sua velocidade em 20% ao penetrar numa placa de vidro. Sabendo que a velocidade da luz no
vácuo é de 3.105km/s, determine o índice de refração do vidro e a velocidade da luz nesse meio.
Questão 7. FUVEST-SP) Um raio luminoso proveniente do ar atinge perpendicularmente uma esfera oca de vidro de 30 cm de
diâmetro. As paredes da esfera têm 6,0 cm de espessura. Considerando-se que o índice de refração do vidro em relação ao ar é
1,5 e que a velocidade de propagação da luz no ar é 300 000 km/s:
a) Esboce o gráfico da velocidade de propagação da luz, em função do tempo, desde momentos antes da luz atingir a esfera até
instantes após ela deixar a esfera.
b) Qual o tempo que o raio leva para atravessar completamente esta esfera?
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Questão 8. (UFRJ) Um raio luminoso que se propaga no ar "n(ar) =1" incide obliquamente sobre um meio transparente de
índice de refração n, fazendo um ângulo de 60° com a normal. Nessa situação, verifica-se que o raio refletido é perpendicular
ao raio refratado, como ilustra a figura.
Calcule o índice de refração do meio e o desvio sofrido pelo raio luminoso
Questão 9. (FUVEST-SP) As figuras a e b indicam os raios de luz incidente i e refratado r na interface entre o meio 1 e os
meios 2 e 3, respectivamente.
a) Represente graficamente a refração de um raio de luz que passa do meio 2 para o meio 3.
b) Um desses três meios é o vácuo. Qual deles? Justifique.
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Questão 10. (UFU) Um raio de luz incide, de uma região que contém ar (índice de refração n = 1,0), em uma placa de vidro de
índice de refração n = 1,5, com um ângulo de incidência igual a 30°, atravessando-a e perfazendo a trajetória AB da figura a
seguir.
Após atravessar a placa de vidro, o raio passa por uma região que contém um líquido sem sofrer desvio, seguindo a trajetória
BC da figura acima, atingindo a superfície de separação do líquido com o ar (ponto C da figura).
Dados:
Velocidade da luz no vácuo: c = 3,0 × 108 m/s.
sen19,5° = 1/3
sen30° =1/2
sen41,8° = 2/3
sen70,5° = 0,94
Determine:
a) o índice de refração do líquido.
b) a velocidade da luz no interior do vidro (percurso AB).
c) se o raio de luz emergirá do líquido para o ar no ponto C, justificando sua resposta.
Questão 11. (UNIFESP-SP) A fibra óptica possibilita o transporte da luz ou de outra radiação eletromagnética, confinando
esses raios, por meio da reflexão total, entre o núcleo e a casca da fibra. Há vários tipos de fibras ópticas. A figura abaixo
representa um deles.
Três fatores são relevantes para o estudo desse tipo de fibra óptica: o ângulo de recepção ( q ) com que o raio de luz incide no
núcleo da fibra e que é igual à metade do ângulo de captação, o índice de refração do núcleo ( n n ) e o índice de refração da
casca ( nc ). Neste caso são dados: q=48,6o, nn=1,50 e nc=1,30
a) Complete na figura abaixo a trajetória do raio de luz que incide na fibra dentro do cone de captação, penetra no núcleo da
mesma e que se reflita pelo menos duas vezes na superfície interior da casca com ângulo de incidência ( i’ ) e de reflexão ( i’ ).
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b) Determine o valor do ângulo de refração ( r ) no interior do núcleo da fibra quando o raio de luz incidir na mesma com
ângulo q=48,6o, tal que senq=0,75.
c) Qual é o valor de i’?
d) Explique o motivo de o raio de luz sofrer reflexão total no interior da fibra considerando sen60 o=0,88603 e sen59=0,86666.
Questão 12. (UNICAMP-SP) Ao vermos miragens, somos levados a pensar que há água no chão de estradas. O que vemos é,
na verdade, a reflexão da luz do céu por uma camada de ar quente próxima ao solo. Isso pode ser explicado por um modelo
simplificado como o da figura abaixo, onde n representa o índice de refração. Numa camada próxima ao solo, o ar é aquecido,
diminuindo assim seu índice de refração n.
Considere a situação na qual o ângulo de incidência é de 84°. Adote n1 = 1,010 e use a aproximação sen 84° = 0,995.
a) Qual deve ser o máximo valor de n2 para que a miragem seja vista? Dê a resposta com três casas decimais.
b) Em qual das camadas (1 ou 2) a velocidade da luz é maior?
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Questão 13. (UFF-RJ) Em meados do século XX, pesquisadores começaram a sugerir a utilização de guias para conduzir a
luz. Em 1970, isso foi conseguido com um fio muito fino de fibra de vidro (núcleo) revestido por outro material, escolhido de
modo a permitir que a luz fosse totalmente refletida ao longo do fio. Dessa forma, obteve-se o que atualmente é conhecido
como fibra óptica.
Suponha que um feixe laser penetre no núcleo de uma fibra óptica a partir do ar, fazendo um ângulo q com o eixo, conforme
indicado na figura.
Dados:
Índice de refração do revestimento = 1,52
Índice de refração do vidro = 1,60
Calcule o maior valor de q que possibilita a propagação do feixe ao longo da fibra.
Índice de refração do ar = 1,00
Questão 14. (UFBA-BA-012) As fibras ópticas são longos fios finos, fabricados com vidro ou materiais poliméricos, com
diâmetros da ordem de
micrômetros até vários milímetros, que têm a capacidade de transmitir informações digitais, na forma de pulsos de luz, ao
longo de grandes distâncias, até mesmo ligando os continentes através dos oceanos.
Um modo de transmissão da luz através da fibra ocorre pela incidência de um feixe de luz, em uma das extremidades da fibra,
que a percorre por meio de sucessivas reflexões. As aplicações das fibras ópticas são bastante amplas nas telecomunicações e
em outras áreas, como a medicina, por exemplo. Uma vantagem importante da fibra óptica, em relação aos fios de cobre, é que
nela não ocorre interferência eletromagnética.
Supondo que uma fibra óptica encontra-se imersa no ar e que o índice de refração da fibra óptica é igual a √(3/2) , calcule o
maior ângulo de incidência de um raio de luz em relação ao eixo da fibra, para que ele seja totalmente refletido pela parede
cilíndrica.
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Questão 15. (UFRJ) Um escoteiro usa uma lupa para acender uma fogueira, concentrando os raios solares num único ponto a
20 cm da lupa. Utilizando a mesma lupa, o escoteiro observa os detalhes da asa de uma borboleta ampliada.
a) Qual é a distância focal da lente? Justifique sua resposta.
b) A que distância da asa da borboleta deve estar posicionada a lupa? Justifique sua resposta.
Questão 16. (UFF-RJ) Um objeto luminoso de 2,0 cm de altura se encontra a uma distância de 60 cm de uma lente
convergente. A lente forma uma imagem, perfeitamente focalizada e com o mesmo tamanho do objeto, sobre uma tela situada
a uma distância desconhecida.
a) Com o auxílio do traçado de pelo menos dois raios luminosos provenientes do objeto, esboce sua imagem e descreva a
natureza (real ou virtual) e a orientação (direita ou invertida) da imagem.
b) Determine a distância focal da lente e a distância a que ela se encontra da tela.
c) Suponha que um objeto opaco cubra a metade superior da lente. Que alterações ocorrerão no tamanho e na luminosidade da
imagem.
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Questão 17. (UNICAMP-SP) Um sistema de lentes produz a imagem real e menor de um objeto, conforme a figura a seguir.
Localize a lente, sua distância focal e esboce dois raios de luz que identificam a imagem.
Questão 18. (UNESP-SP) Na figura, estão representados, esquematicamente, o perfil de uma lente esférica delgada, de vidro,
imersa no ar, e a trajetória de um raio de luz que parte de um ponto O do eixo principal, atravessa a lente e passa novamente
pelo eixo principal no ponto I
a) A lente da figura é convergente ou divergente? Justifique sua resposta.
b) Admitindo-se válidas as condições de estigmatismo de Gauss, calcule a distância focal dessa lente.
Questão 19. (UFF-RJ) Um operador cinematográfico deve saber selecionar a lente de projeção adequada para que a tela fique
totalmente preenchida com a imagem do filme. A largura de um quadro na fita de um filme de longa metragem é 35 mm.
Para um cinema em que a tela tem 10,5m de largura e está a 30 m da lente da máquina de projeção, determine:
a) a ampliação necessária para que a tela seja totalmente utilizada;
b) a distância entre a fita e a lente para que a ampliação necessária seja obtida;
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c) a distância focal da lente.
Questão 20. (UNESP-SP) Um projetor rudimentar, confeccionado com uma lente convergente, tem o objetivo de formar uma
imagem real e aumentada de um slide. Quando esse slide é colocado bem próximo do foco da lente e fortemente iluminado,
produz-se uma imagem real, que pode ser projetada em uma tela, como ilustrado na figura.
A distância focal é de 5 cm e o slide é colocado a 6 cm da lente. A imagem projetada é real e direita. Calcule
a) a posição, em relação à lente, onde se deve colocar a tela, para se ter uma boa imagem.
b) a ampliação lateral (aumento linear transversal).
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