2.FISICA_PBVEST_MODULO2 by Jorge Mangueira

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR Nos sistemas mecanicamente isolados (onde não atuam forças externas) a quantidade de movimento do sistema permanece constante.

AULA 9 – DINÂMICA IMPULSIVA IMPULSO DE UMA FORÇA CONSTANTE É definido pelo produto da força pelo intervalo de tempo de sua atuação. No gráfico FORÇA x TEMPO, a área é numericamente igual ao impulso.

FEXTERNA  0  qANTES  qDEPOIS COEFICIENTE DE RESTITUIÇÃO É a razão entre a velocidade relativa de afastamento e a velocidade relativa de aproximação. e

v R afastamento v R aproximação

  I  F . t h

QUANTIDADE DE MOVIMETNO OU MOMENTO LINEAR É a grandeza física vetorial definida pelo produto da massa pela velocidade

  q  m. v

q antes  q depois

(M  m).v'2  (M  m).g.h 2

m.v  (M  m) v' TEOREMA DO IMPULSO A explosão aplica uma força no foguete que lhe imprime um impulso, que causa a variação do seu momento linear.

  I R  F . t   I R  m . a . t   v I R  m . . t t    IR  m (v  vo )    I R  m.v  m.v 0    IR  q  q0   I R  q

  q antes  q depois ECantes  ECdepois Numa colisão elástica entre corpos de massas iguais há uma troca de Velocidades.

O impulso resultante é igual ao vetor variação da quantidade de movimento.

COLISÕES EM DUAS DIMENSÕES

Ao ser liberada a energia potencial elástica armazenada na mola comprimida, forças são aplicadas aos blocos, imprimindo-lhes impulsos que fazem variar suas quantidades de movimento e, assim, a energia elástica é transformada em energia cinética.

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 qx

antes

  qx

depois

 e qy

antes

  qy

depois

FÍSICA

EXERCÍCIOS DE SALA EXERCÍCIOS DE CASA 1. (UFPB-2011)Um ginasta de 60 kg de massa, exercitando-se sobre uma cama elástica, deseja saltar cada vez mais alto. Sabe-se que, após atingir a altura de 0,8 m acima do nível da cama, o ginasta cai sobre a mesma e sobe até a altura de 1,25 m. Nesse contexto, é correto afirmar que, para esse último salto, o módulo do impulso transmitido pela cama elástica ao atleta foi de:

5. (UFPB-2009) Em uma partida de tênis, um jogador rebate uma bola com 60 gramas de massa, que chega a sua raquete com velocidade de módulo igual a 10 m / s . O impulso fornecido por esse jogador à bola tem intensidade

1,8 kg  m / s ,

mesma

direção e sentido contrário ao de incidência da bola. Nessas circunstâncias, é correto afirmar que o módulo da velocidade da bola, logo após o rebatimento, é de:

a) 60 kg m/s b) 100 kg m/s c) 150 kg m/s d) 270 kg m/s e) 540 kg m/s

a)10 m/s b)20 m/s c)30 m/s d)40 m/s e)50 m/s 6. Um corpo A de massa M é abandonado na posição 1 e desliza ao encontro do corpo B. Outro corpo B de mesma massa está em repouso na posição 2. As forças resistivas são desprezíveis, e o choque é perfeitamente elástico. Considere nula a energia potencial no nível de

2. (UFPB-2010)Um disco de 0,03 kg de massa move-se sobre um colchão de ar com velocidade de 4 m/s na direção i. Um jogador, com auxílio de um taco, bate o disco imprimindo-lhe um impulso de 0,09 kg m/s na direção j. Desta forma, é correto dizer que o módulo da velocidade final do disco será: a) 1 m/s b) 2 m/s c) 3 m/s d) 5 m/s e) 7 m/s

3.(UFPB-2010) Dois motoristas imprudentes passam direto em um cruzamento, provocando uma colisão. Um dos motoristas dirigia uma caminhonete de 1200 kg de massa a 60 km/h na direção - j (sentido negativo), enquanto o outro dirigia um carro pequeno de 800 kg de massa a 120 km/h na direção i (sentido positivo). Sabendo que, logo após a colisão, os carros passam a se mover conjuntamente, é correto afirmar que a velocidade dos carros, em km/h, passou a ser de:

referência (NR) indicado na figura abaixo.

Analise as afirmativas abaixo e assinale a correta . a) Imediatamente antes do choque, o corpo A tem energia cinética igual a Mg(H+h) b) Após o choque, o corpo B fica em repouso na posição 2, e o corpo A retorna à posição 1. c) Após o choque, o corpo A volta à posição 1, e o corpo B ocupa a posição 3. d) Após o choque, a energia mecânica do corpo A é Mg (H + h). e) Após o choque a energia mecânica do corpo A é igual a mgh.

a) 120 i - 60 j b) 60 i + 120 j c) 48 i - 36 j d) 36 i + 48 j e) 120 i – 36 j

7. Uma granada explode no ar quando sua velocidade é v. A explosão dá origem a três fragmentos de massas iguais. Imediatamente depois da explosão os fragmentos têm as velocidades iniciais, v1 v2 e v3 contidas num mesmo plano, indicadas na figura abaixo. Assinale a opção correta para o valor de v.

4.(UFPB-2010) Um jogador chuta uma bola com massa 450 g a qual está sobre uma superfície horizontal com atrito desprezível. A bola choca-se contra um objeto de 0,9 kg, inicialmente em repouso, apoiado sobre a superfície. Após o choque, o objeto passa a se mover com velocidade 10 m/s, e a bola retorna com uma velocidade de 4 m/s. Admitindo que o choque é frontal, é correto afirmar que o impulso transmitido pelo jogador à bola, devido ao chute, é de:

a) 2,0 km/s b) 1,6 km/s c) 1,2 km/s d) 0,8 km/s e) 0,4 km/s

a) 16,0 kg m/s b) 10,8 kg m/s c) 9,0 kg m/s d) 7,2 kg m/s e) 3,6 kg m/s

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GABARITO 1. E 2. D 3. C 4. D 5. B 6. E 7. E

FÍSICA

AULA 11 – GRAVITAÇÃO UNIVERSAL LEIS DE KEPLER 1ª LEI (Lei das órbitas) Os planetas do sistema Solar descrevem órbitas elípticas em torno do Sol, que ocupa um dos focos.

CAMPO GRAVITACIONAL

2ª LEI (Lei das áreas) O segmento que une o centro do sol e o centro do planeta (raio vetor), descreve áreas proporcionai aos respectivos intervalos de tempo.

v AREOLAR 

P  FG  m.g  G

m.M d2

 g G

M d2

A  cte t

3ª LEI (Lei dos períodos)

CORPOS EM ÓRBITA

Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são proporcionais aos cubos dos semi-eixos maiores de suas órbitas.

FC  FG    FG  Fc

T r

 v

 cte

vO 

Ec 

GM r

G.M.m 2r

m.v 2 G.M.m   r r2 

T2 r3



Ep  

4. 2 GM

G.M.m r

VELOCIDADE DE ESCAPE

LEI DA RAVITAÇÃO UNIVERSAL (Newton)

ho min a Ca fug de

Dois corpos quaisquer no universo atraem-se com uma força, denominada força gravitacional, que é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da que os separa.

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Órbita circular

Vescape 

Órbita elíptica

FÍSICA

2GM r

EXERCÍCIOS DE SALA

EXERCÍCIOS DE CASA

1.(UFPB – 2011)Os satélites artificiais são uma conquista da tecnologia moderna e os seus propósitos são variados. Existem satélites com fins militares, de comunicação, de monitoramento etc. e todo satélite tem uma órbita e uma velocidade orbital bem determinadas. Nesse contexto, considere um satélite de comunicação que descreve uma órbita circular em torno da Terra com um período de revolução de 8x104 s. Com base nessas informações e desprezando o movimento da Terra, é correto afirmar que esse satélite gira em torno da Terra com uma velocidade orbital de:

4.(UFPB-2009) Duas partículas de massas iguais a m estão localizadas em vértices opostos de um quadrado de lado d. Duas outras partículas, com massas iguais a 2m, estão localizadas nos outros dois vértices desse quadrado. Nessa situação, o módulo da força gravitacional que age sobre uma das partículas de maior massa é dado por:

a) 1.000 m/s b) 1.500 m/s c) 2.000 m/s d) 3.000 m/s e) 3.500 m/s 2.(UFPB-2010)Em um sistema planetário distante, os planetas X e Y descrevem órbitas circulares em torno de uma estrela. Sabendo que o raio da órbita do planeta X é quatro vezes maior que o da órbita do planeta Y e que o módulo da velocidade do planeta X é de 12 km/s, é correto afirmar que o módulo da velocidade, em km/s, do planeta Y é de: a) 3 b) 6 c) 12 d) 24 e) 48 3.(UFPB-2010) Um foguete de 5 toneladas de massa move-se da Lua para a Terra. Em um determinado momento da viagem, observa-se que o foguete encontra-se ao longo da linha reta que une os centros da Terra e da Lua. Nesse contexto, considere as seguintes informações:

5. (UFPB-2009) Em uma aula sobre Gravitação, um professor de Física propõe aos seus alunos analisarem o sistema constituído por um planeta de massa m e raio r, o qual se encontra em órbita circular de raio R em torno de uma estrela de raio R e massa M. 0

Com o objetivo de avaliar os conhecimentos desses alunos acerca do assunto, o professor elabora as afirmativas abaixo. Considerando R >> R + r, dentre essas afirmativas, identifique as corretas:

- o zero da energia potencial gravitacional é tomado em um ponto muito distante da Terra e da Lua, isto é, no infinito;

- a massa da Terra é cerca de 80 vezes maior que a massa da Lua;

I. Se a massa do planeta fosse 2m, o período de rotação não se alteraria.

- energia potencial gravitacional entre o foguete e a Terra é denotada por UT e entre o foguete e a Lua, por UL;

II. Se o raio do planeta fosse 2r, o período de rotação não se alteraria.

-a distância entre o foguete e o centro da Terra é denotada por dT e entre o foguete e o centro da Lua, por dL;

III. Se o raio da órbita fosse 2R , o período de rotação não se

-O módulo da força entre o foguete e a Terra é denotado por FT e entre o foguete e a Lua, por FL.

alteraria. IV. Se o raio da estrela fosse 2R, o período de rotação não se alteraria.

Diante do exposto, identifique as afirmativas corretas: I. Se UL= UT então dL = dT

V. Se a massa da estrela fosse 2M, o período de rotação não se alteraria.

II. Se o foguete for deixado em repouso no ponto onde UL= UT então ele permanecerá em repouso. III. Se FL= FT então dL< dT. IV. Se FL= FT, então UL= UT

GABARITO 1. D 2. D 3. V-F-V-F-V 4. B 5. V-V-F-V-F

V. O ponto onde UL= UT não depende da massa do foguete.

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FÍSICA

ESTÁTICA DOS SÓLIDOS



É o ramo da mecânica que estuda o equilíbrio dos corpos sólidos.

EQUILÍBRIO DE UM PONTO MATERIAL

 PC

Para que um ponto material ou partícula fique em equilíbrio basta que a resultante das forças que nele atuam seja nula em todas as direções.



T1x  T2x T1 sen 37



T2 o



sen 53



N1  N 2  PC  PB

O F M  0  N1 . x1  N 2 . x 2 TIPOS DE EQUILÍBRIO

P  T1y  T2y

 PB

FR  0

Para o equilíbrio do corpo pendurado pelos fios é necessário que na direção horizontal as componentes das trações T1 e T2 tenham a mesma intensidade e que na vertical o peso seja equilibrado pelas componentes verticais das trações T1 e T2 . Outra opção na resolução de questões quando atuam apenas três forças, é aplicar a lei dos senos.

P sen 90o

MOMENTO DE UMA FORÇA OU TORQUE É a grandeza física que produz rotação, definida pelo produto da força pela distância do eixo de rotação à linha de ação da força.

ESTÁVEL

INSTÁVEL

INDIFERENTE

BARICENTRO E CENTRO DE GRAVIDADE

d  F

MO F   F .d EQUILÍBRIO DE UM CORPO EXTENSO Para que um corpo extenso fique em equilíbrio é necessário que - A força resultante seja nula (Equilíbrio translacional)

FR  0 - O somatório dos torques seja nulo(Equilíbrio rotacional) M O F 0

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FÍSICA

EXERCÍCIOS DE SALA EXERCÍCIOS DE CASA 1.(UFPB-2008) Quatro forças, de mesmas intensidades, são aplicadas em pontos diferentes (A, B, C, D) de uma barra homogênea, presa à superfície de uma mesa por um pino localizado no ponto B, conforme a figura ao lado. Considerando que as distâncias AB = BC = CD, acerca dos torques (T) relativos ao ponto B, causados pelas forças aplicadas nos diferentes pontos, é correto afirmar:

4.(UFPB-2009)Dois jarros com plantas, com massas M e M , são 1

pendurados nas extremidades de uma haste leve e resistente de comprimento d. Essa haste é então apoiada sobre um pino vertical, também resistente, preso ao piso. A uma distância d/3 do pino está pendurado o jarro com massa M , conforme figura ao lado. Nessa 1

circunstância, para que o sistema fique em equilíbrio na posição horizontal, o valor da massa M será de: 2

a) T > T > T > T D

b) T > T > T > T C

c) T > T > T > T B

d) T > T > T > T A

e) T > T > T > T D

A B

a) M

b) M /2

1 1

c) 2M 2.(UFPB-2010)Uma balança é constituída por um contrapeso de 4 kg que pode ser movimentado sobre uma barra de 1 m de comprimento e massa desprezível. A extremidade esquerda da barra pode girar livremente em torno de um pivô fixo. Uma corda de massa desprezível amarrada a outra extremidade da barra, passando por uma polia que pode girar sem atrito, sustenta um bloco cuja massa se deseja medir, conforme figura abaixo.Sabendo que o sistema encontra-se em equilíbrio com a barra na horizontal e que o contrapeso está a 0,6 m da extremidade direita da barra, é correto afirmar que a massa do bloco é de:

e) M /4 1

5.(UFPB-2006)Um homem de 60 kg sobe por uma escada de 20 kg, que está com uma extremidade apoiada no chão e a outra em uma parede, como mostra a figura ao lado. O coeficiente de atrito estático entre a parede e a escada é nulo. Por ser também nulo o coeficiente de atrito estático entre o chão e a escada, o homem prendeu o “pé” da escada à parede com um cabo que suporta uma tensão máxima de 800N. Nessas condições, o degrau mais alto possível de ser alcançado pelo homem está a uma altura de

a) 1,0 kg b) 1,4 kg c) 1,6 kg d) 2,0 kg e) 2,4 kg

3.(UFPB-2010) Durante uma partida de sinuca, após várias bolas serem encaçapadas, sobram três bolas de mesma massa sobre a mesa. A mesa tem 2,0 metros de comprimento por 1,2 metros de largura e os centros das bolas estão localizados nas posições representadas na figura ao lado. A partir dessas informações, é correto afirmar que a distância, em metros, do centro de gravidade das bolas ao ponto O, no vértice inferior esquerdo indicado na figura, é de:

a) 0,5 m b) 1,0 m c) 1,5 m d) 2,0 m e) 2,5 m

a) 1,4 b) 1,2 c) 1,0 d) 0,8 e) 0,6

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d) 4M

GABARITO 1. A 2. E 3. C 4. B 5. E

FÍSICA

AULA 12 – HIDROSTÁTICA

VASOS COMUNICANTES

DENSIDADE ABSOLUTA OU MASSA ESPECÍFICA É uma característica de cada material definida pela razão entre a massa e o correspondente volume.



μA.hA = μB.hB

m VM

PRESSÃO EXERCIDA POR UMA FORÇA NORMAL É o quociente entre a força normal a uma superfície e a área na qual está distribuída.

PRINCÍPIO DE PASCAL

F p N A

Os acréscimos de pressão, em um ponto de um fluido em equilíbrio, são transmitidos integralmente aos demais pontos do fluido e das paredes do recipiente que o contém.

PRESSÃO HIDROSTÁTICA PRENSA HIDRÁULICA

FN m.g  A A .V.g .A.h.g  A A PARADOXO HIDROSTÁTICO p

p1  p 2 F1 F  2 A1 A 2

pef  . g . h

F1  R12 h



p A  p B  pC   . g . h

F1 R12

 

F2  R 22 F2 R 22

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES

F  F  p .A  F  A A  A A  A B  FC  FA  FB

sendo p  como A C

PRESSÃO ATMOSFÉRICA Vácuo

O empuxo é uma força vertical para cima exercida pelo fluido sobre o corpo nele mergulhado, de intensidade igual ao do peso do fluido deslocado.

E  PLD  E  mL D . g  E   L . VD . g PESO APARENTE

E   L . VS . g

TEOREMA DE STEVIN A diferença de pressão entre dois pontos no interio9r de um fluido em equilíbrio depende diretamente da densidade do fluido, da gravidade local e da diferença de profundidade entre os pontos.

Peso aparente

PA  P  E

Peso real

p   . g . h

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FÍSICA

Lembre-se de que: EXERCÍCIOS DE SALA 1.(UFPB-2011)Um balão meteorológico é usado para analisar a atmosfera da Terra e fazer a previsão do tempo. A figura a seguir representa esse balão e a superfície da Terra. Considere para um dado balão meteorológico: - A massa do conjunto, material usado para confeccionar o balão e dispositivo utilizado para se fazer as medições climáticas, é igual a 80 kg .

Considerando o exposto e sabendo que o raio da esfera menor é a metade do raio da esfera maior, identifique as afirmativas corretas: I. A razão entre a tração no fio que prende a menor esfera e a tração no fio que prende a maior esfera é 1/8. II. As trações nos fios aumentarão, se a água for substituída por mercúrio. III. A razão entre as trações nos dois fios não se modificará, se a água for substituída por mercúrio. IV. As trações nos fios diminuirão, se as esferas de isopor forem substituídas por esferas de plástico compactas de raios R e 2R. V. A razão entre as trações diminuirá, se as esferas de isopor forem substituídas por esferas de plástico compactas de raios R e 2R.

- Apenas o volume ocupado pelo gás dentro balão deve ser considerado. - A densidade do ar onde o balão se encontra é de 1,2kg / m 3 . - A densidade do gás no interior do balão é de , 0, 8kg/m3. Com base nesses dados, écorreto afirmar que o volume ocupado pelo gás no interior do balão, necessário para mantê-lo a certa altura acima do solo, é de:

EXERCÍCIOS DE CASA

a) 100 m3 b) 200 m3 c) 300 m3 e) 500 m3 d) 400 m3

4.(UFPB-2009) Em um laboratório de Física, dois estudantes pretendem estudar possíveis dependências da altura da coluna de mercúrio com a pressão atmosférica e as formas dos vasos que contêm essa substância. Para isso, eles usam um tubo de ensaio com raio R, enchendo-o completamente com mercúrio. Em seguida, colocam esse tubo em posição invertida em um recipiente, que também contém mercúrio. O tubo então é destampado, e observase que a altura da coluna de mercúrio no tubo é h, conforme representação na figura 1.

2.(UFPB-2010) Até recentemente, elevadores hidráulicos, como ilustração ao lado, eram usados para suspender carros em postos de gasolina. Uma força era exercida sobre o cano cilíndrico mostrado no lado esquerdo da figura, possibilitando elevar-se um carro até certa altura. Nesse contexto, se o cano mostrado na figura for substituído por outro, cujo diâmetro da sua seção reta é igual à metade do diâmetro do cano original, então a força necessária, para manter o carro suspenso a uma certa altura, será

Nesse contexto, identifique as afirmativas corretas: I. A altura da coluna de mercúrio será menor do que h, se essa mesma experiência for realizada no topo de uma montanha muito alta. II. A altura da coluna de mercúrio será menor do que h, se essa mesma experiência for repetida usando um tubo com raio 2R. III. A altura da coluna de mercúrio será maior do que h, se o recipiente da figura 1 for trocado pelo da figura 2. IV. A altura da coluna de mercúrio será maior do que h, se o recipiente da figura 1 for trocado pelo da figura 3. V. A altura da coluna será maior do que h, se o mercúrio for substituído por água.

a) igual à força original. b) o dobro da força original. c) o quádruplo da força original. d) a metade da força original. e) um quarto da força original.

5.(UFPB-2009) Deseja-se utilizar uma ventosa, objeto similar a um desentupidor de uso doméstico, para pendurar um jarro com plantas ornamentais em uma sala, situada em uma casa ao nível do mar, cujo teto é bastante liso e resistente. Para realizar essa tarefa, considere as seguintes informações: • a massa do jarro com a planta é de, aproximadamente,10 kg; • a ventosa tem massa desprezível e é esvaziada completamente (caso ideal). Nesse contexto, para que a ventosa possa segurar esse jarro, a área mínima necessária dessa ventosa é de:

3.(UFPB-2010) Em um experimento sobre Hidrostática, duas esferas de isopor compactas estão presas por meio de fios leves ao fundo de um recipiente cheio de água, conforme figura abaixo.

a) 1,0 cm

d) 15,0 cm

b) 5,0 cm

c) 10,0 cm

e) 20,0 cm

GABARITO 1. B 2. E 3. V-V-V-V-F 4. V-F-F-F-V 5. C

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FÍSICA

AULA 13 - ÓPTICA GEOMÉTRICA MEIIOS ÓPTICOS

Transparentes

Translúcidos

Opacos

PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA DA LUZ Nos meios ópticos homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta. Sombra e Penumbra

IMAGENS COJUGADAS POR ESPELHOS PLANOS

D ’

D C

B E

C ’

G ’ F ’

B ’

A ’

E ’

Câmara escura de orifício

d OE  d IE ; hO  hI Imagem virtual, direita, do mesmo tamanho e enantiomorfa.

objeto H

imagem

H D  h d

ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS(espelhos angulares)

PRINCÍPIO DA INDEPENDÊNCIA DA LUZ Os raios luminosos propagam-se independentemente uns dos outros. PRINCÍPIO DA REVERSIBILIDE Permutando-se as posições do observador e da fonte de luz, o trajeto da luz não se altera.

LEIS DA REFLEXÃO ESPECULAR

N

- Os raios incidente e refletido e reta a normal à superfície refletora no ponto de incidência são co-planares.

360 1 

- O ângulo de incidência (i) é igual ao ângulo de reflexão (r).

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FÍSICA

EXERCÍCIOS DE SALA

EXERCÍCIOS DE CASA

1. (UFPB – 2011)Uma usina solar é uma forma de se obter energia limpa. A configuração mais comum é constituída de espelhos móveis espalhados por uma área plana, os quais projetam a luz solar refletida para um mesmo ponto situado no alto de uma torre. Nesse sentido, considere a representação simplificada dessa usina por um único espelho plano E e uma torre, conforme mostrado na figura ao lado. Com relação a essa figura, considere:

3.(UFPB-2009)Em uma feira de Ciências de sua escola, um estudante entra em um compartimento fechado que simula um submarino. Utilizando o periscópio desse “submarino”, ele observa uma colega de sua classe que está fora do compartimento. Esse periscópio compreende dois espelhos planos paralelos separados 0

por uma distância h, inclinados 45 em relação ao eixo do tubo opaco com aberturas nas extremidades (ver figura abaixo).

• A altura da torre é de 100 m; • A distância percorrida pela luz do espelho até o topo da torre é de 200 m; • A luz do sol incide verticalmente sobre a área plana; • As dimensões do espelho E devem ser desprezadas. Nessa situação, conclui-se que o ângulo de incidência de um feixe de luz solar sobre o espelho E é de:

Considerando que a colega está a uma distância x do espelho superior, analise as afirmativas abaixo, identificando as corretas: I. A imagem final será formada a uma distância 2x+h do espelho inferior. II. A imagem formada no espelho superior é virtual. III. A imagem formada no espelho inferior é real. IV. A imagem formada no espelho inferior será direta.

a) 900 b) 600 c) 450 d) 300 e) 00

V. O tamanho da imagem vista pelo estudante não depende das distâncias h e x. 4. (UFPB-2003) Ao usar uma lanterna em uma sala escura, uma estudante ilumina uma bola de futebol e observa que a sombra formada na parede oposta é envolvida por uma região de penumbra, como mostra a figura ao lado. Como é uma boa estudante, sabe que a penumbra aparece porque

2.(UFPB-2010)A figura abaixo mostra dois espelhos planos, E1 e E2, que formam um ângulo de 140º entre eles. Um raio luminoso R1 incide e é refletido no espelho E1, de acordo com a figura abaixo. Nessa situação, para que o raio refletido R2 seja paralelo ao espelho E2, o ângulo de incidência de R1 no espelho E1 deve ser de:

a) a bola é perfeitamente esférica. b) os raios de luz não se movem perfeitamente em linha reta. c) existem múltiplas reflexões dos raios de luz nas paredes do quarto. d) a fonte de luz não é pontual. e) a velocidade da luz é constante. a) 20º b) 30º c) 40º d) 50º e) 60º

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GABARITO 1. D 2. D 3. II-III-IV 4. D

FÍSICA

AULA 14 – ESPELHOS ESFÉRICOS IMÁGENS NO ESPELHO CÔNCAVO

RAIOS NOTÁVEIS NO ESPELHO CONVEXO

Objeto além do centro de curvatura.

Objeto sobre o centro de curvatura.

RAIOS NOTÁVEIS NO ESPELHO CÔNCAVO

Objeto entre o centro de curvatura e o foco.

Objeto entre o foco e o vértice

IMAGENS NO ESPELHO CONVEXO

EQUAÇÃO DE GAUSS

1 1 1   f p p'

AUMENTO LINEAR TRANSVERSAL

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A 

 p' i  p o

FÍSICA

EXERCÍCIOS DE SALA

EXERCÍCIOS DE CASA

1. (UFPB-2008) Com relação a uma experiência envolvendo espelhos curvos, em um determinado laboratório, considere as afirmativas abaixo:

4. (UFPB-2002) Raios luminosos, provenientes de estrelas distantes, chegam sempre paralelos a um espelho esférico côncavo, cujo eixo principal deve ser orientado paralelamente a esses raios para se obter uma imagem nítida. Nesta situação, a reflexão ocorrida no espelho é representada corretamente na figura:

I. A imagem de um objeto, colocado na frente de um espelho convexo, é sempre virtual. II. A imagem de um objeto, colocado na frente de um espelho côncavo, é sempre real. III. A distância focal é sempre igual ao raio do espelho. IV. A imagem de um objeto, projetada em um anteparo, é sempre real. Estão corretas apenas: a) III e IV b) II e IV c) I e IV d) II e III e) I e II 2. (UFPB -2005) Um objeto O é colocado em frente a um espelho côncavo esférico, como mostra a figura abaixo, sendo C o centro de curvatura e F o foco do espelho. Neste caso, pode-se afirmar que a imagem deste objeto será

a) real, invertida, e menor que o objeto. b) real, direita, e menor que o objeto. c) real, direita, e maior que o objeto. d) virtual, invertida, e menor que o objeto. e) virtual, direita, e maior que o objeto.

3.(UFPB-2007) Em um experimento de óptica, em sala de aula, uma régua de 30,0cm de comprimento, quando colocada perpendicular ao eixo principal e a 24,0cm do vértice de um espelho esférico côncavo, produz uma imagem invertida de 10,0cm de altura. Nessas circunstâncias, a distância focal do espelho, em cm, é:

GABARITO 1. C 2. A 3. E 4. E

a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6

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FÍSICA

AULA 15 – REFRAÇÃO DA LUZ REFRAÇÃO é o fenômeno que consiste na mudança de meio de propagação da luz. INDICE DE REFRAÇÃO

)

A  r1  r2

c nx  vx

DESVIO MÍNIMO

  i1  i 2  A

LEIS DA REFRAÇÃO

sen i . n1  sen r . n 2

- Os raios incidente e refratado e a reta normal á superfície de separação no ponto de incidência são co-planares. - É constante o produto do seno do ângulo pelo índice de refração do meio em que está o raio.

 PRISMAS DE REFLEXÃO TOTAL

2i  A

LAMINA DE FACES PARALELAS

de

i ) e

sen (i  r ) cos r

r )

DISPESERSÃO LUMINOSA

REFLEXÃO TOTAL

PRISMAS

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EXERCÍCIOS DE SALA 1. (UFPB – 2009) Em um laboratório de óptica, um estudante faz incidir, sobre uma placa retangular de vidro de espessura d, um raio de luz monocromático. Sabendo que essa placa encontra-se em uma câmera de vácuo e que o ângulo formado entre o raio de luz e

EXERCÍCIOS DE CASA 4. (UFPB – 2009) Um estudante quer determinar a velocidade da luz em um cubo de material transparente. Para tanto, ele incide luz monocromática no cubo, de acordo com o diagrama ao lado, e mede as distâncias A e B, encontrando A=1 cm e B = 2 cm. Dado: Velocidade da luz no ar c =300.000 km/s. A partir do ângulo de incidência de 60º e dos valores medidos de A e de B, determina-se que a velocidade da luz no meio transparente, para a freqüência utilizada, é:

a normal à placa é de 30 , identifique as afirmativas corretas: I. O ângulo entre o raio refletido e a normal à placa é maior do que 0

30 . II. A velocidade da luz no interior da placa será a mesma que no vácuo. III. O ângulo de refração do raio independe da cor da luz incidente. IV. O ângulo que o raio de luz faz com a normal, no interior da 0

placa, é menor do que 30 . V. O raio de luz, após atravessar a placa, seguirá uma trajetória paralela à direção de incidência. 2. (UFPB – 2008) Um feixe de luz contínuo e monocromático incide do ar para um líquido transparente, conforme o diagrama a seguir, onde as distâncias estão dadas em metros. Sendo a velocidade da luz no ar igual a 3,0 x 108 m/s, conclui-se que a velocidade da luz, no líquido, será: a) 200.000 km/s b) 250.000 km/s c) 300.000 km/s d) 320.000 km/s e) 350.000 km/s 5. (UFPB – 2007) Um prisma é construído no formato mostrado na figura abaixo. Quando um raio de luz se propaga na direção horizontal, a uma altura igual à metade da altura do prisma, após ser refratado na interface ar/vidro, atinge exatamente o centro da base do prisma. Este raio é então refletido e sofre uma nova refração, saindo do prisma com a mesma direção de incidência. Para que isto aconteça, o valor do índice de refração do prisma deve ser

a) 2,0 × 108 m/s b) 1,5 × 108 m/s c) 3,0 × 108 m/s d) 0,5 × 108 m/s e) 2,5 × 108 m/s 3. (UFPB – 2007) Um mergulhador de uma equipe de resgate submarino está debaixo da água e usa sua lanterna à prova d’água, para sinalizar à equipe de apoio (fora da água) que pode içar a carga a ser resgatada. Os diagramas, a seguir, representam a passagem de um raio de luz da água para o ar, a ângulos de incidência diferentes. De acordo com a Lei de Snell de refração de luz, os diagramas que correspondem a situações físicas realistas são apenas:

a) 1,5 b)

3 2

GABARITO 1. F-F-F-V-V 2. B 3. B 4. B 5. C

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

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EQUAÇÃO DOS FABRICANTES DE LENTES AULA 15 – LESTES ESFÉRICAS

 1 1  n2 1     1  f  n 1 R R 2   1

TIPOS DE LENTES

n lente  nmeio

RAIOS NOTÁVEIS NA LENTE CONVERGENTE

convergentes

n lente  nmeio divergentes

F’

A’

RAIOS NOTÁVEIS NA LENTE DIVERGENTE

IMAGENS NAS LENTES CONVERGENTES

A’ F’

O A

IMAGENS NAS LENTES DIVERGENTES

EQUAÇÃO DE GAUSS

1 1 1   f p p'

AUMENTO LINEAR TRANSVERSAL

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A 

 p' i  p o

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EXERCÍCIOS DE SALA EXERCÍCIOS DE CASA 1. (UFPB-2011) Um projetor de slide é um dispositivo bastante usado em salas de aula e/ou em conferências, para projetar, sobre uma tela, imagens ampliadas de objetos. Basicamente, um projetor é constituído por lentes convergentes. Nesse sentido, considere um projetor formado por apenas uma lente convergente de distância focal igual a 10 cm. Nesse contexto, a ampliação da imagem projetada, em uma tela a 2 m de distância do projetor, é de:

4. A figura abaixo representa uma lente delgada convergente. O ponto o é o centro óptico, F é o foco principal objeto, f é a distância focal e A é o ponto ante principal, que dista em relação ao centro óptico 2f. Em referência ao posicionamento do objeto e à respectiva imagem, analise as proposições que se seguem e assinale as corretas

a) 20 vezes b) 19 vezes c) 18 vezes b) 19 vezes e) 16 vezes 2. (UFPB-2006) Nas figuras abaixo, estão representados por “O” os objetos e por “I”, suas respectivas imagens, para lentes convergentes e divergentes. Em cada uma das figuras, identifique com R, quando a imagem for real e com V, quando for virtual. I - Quando a distância do objeto ao centro óptico é maior que o dobro da distância focal, a imagem obtida é real, invertida e menor. II - Quando o objeto se encontra sobre o ponto ante principal, a imagem é real, invertida e de mesmo tamanho. III - Quando a imagem é real, invertida e menor, o objeto encontrase entre A e F. IV - Quando o objeto encontra-se entre o foco e o centro óptico, a imagem é real, direita e maior. V - Quando a imagem é imprópria, o objeto encontra-se na metade do ponto ante principal. 5. Um objeto AB encontra-se diante de uma lente convergente, como mostra a figura.

A seqüência correta é: a) RRR b) RRV c) RVV d) VVV e) VVR

Suponha que a distância focal da lente seja f = 5cm e que o objeto de tamanho AB = 10cm esteja situado a uma distância Do = 15 cm. Uma análise na figura permite afirmar que a distância Di da imagem à lente, o tamanho da imagem A’ B’ e a imagem do objeto formado pela lente são, respectivamente.

3. (UFPB- 2004) Um professor resolve fazer um teste com uma turma de estudantes e entrega-lhes uma lente escondida dentro de um tubo cilíndrico. As duas extremidades do tubo são fechadas com vidros que não permitem aos estudantes verem a lente em seu interior. No entanto, há no primeiro vidro uma figura que, quando iluminada externamente, produz, no vidro do lado oposto da lente, uma imagem invertida com relação à figura original. Com base Nessa informação, os estudantes concluem que a lente é

a) Di = 8 cm; A’B’ = 20 cm e imagem do objeto: real, direita e maior que o objeto. b) Di = 7,5 cm; A’B’ = 5 cm e imagem do objeto: real, invertida e menor que o objeto. c) Di = 6 cm; A’B’ = 5 cm e imagem do objeto: virtual, invertida e menor que o objeto. d) Di = 15 cm; A’B’ = 2,5 cm e imagem do objeto: real, direta e menor que o objeto. e) Di = 6 cm; A’B’ = 15 cm e imagem do objeto: virtual, invertida e maior que o objeto.

a) convergente e os vidros estão mais afastados da lente do que seus focos. b) convergente e os vidros se encontram entre os focos e a lente. c) divergente e os vidros se encontram mais afastados da lente do que os focos. d) divergente e a distância desta aos vidros é menor do que a distância focal. e ) convergente e o vidro que contém a figura se encontra entre o foco e a lente. O outro se encontra após o foco.

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GABARITO 1. B 2. C 3. A 4. V-V-F-F-V 5. B

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