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Física B 1
GABARITO
Física B – Semiextensivo – V. 2
Exercícios
01) V – V – V – V – F
Verdadeira. Verdadeira. Verdadeira. Verdadeira. Falsa. Ele refrata, afastando-se da normal.
02) E
Resolução
Na primeira figura o raio de luz que sai do bastão não sofre desvio ao passar do líquido para o ar, embora sua trajetória seja inclinada em relação ao eixo horizontal. Logo, não há diferença entre o índice de refração do líquido I em relação ao ar, ou seja: n (ar) = n (I).
Na segunda figura percebe-se que o índice de refração do líquido II é maior que o do ar, ou seja: n (ar) < n (II). Isso significa que n (I) < n (II).
Na terceira figura percebe-se que o índice de refração do líquido III é menor que o do ar, ou seja: n (ar) > n (III). Isso significa que n (I) > n (III).
03) 26
01. Falsa. Os fenômenos ópticos nunca ocorrem iso-ladamente
02. Falsa. O ângulo θ2 é reflexão, e não refração, e é sempre igual a θ1.
04. Falsa. Quando a luz passa do meio A para o meio B, o raio de luz se aproxima da reta normal. Logo, podemos concluir que o índice de refração do meio A é menor que o índice de refração do meio B.
08. Verdadeira. Como o índice de refração do meio A é menor que o índice de refração do meio B, concluímos que a velocidade da luz no meio A é maior que a velocidade da luz no meio B.
16. Verdadeira. Dado que sen θ1 . nA = sen θ3 . nB,
temos: nnB
A
= sensen
θθ1
3
=
3212
= 3.
04) E
sen α, . m1 = sen α . m2
m1 . 0,707 = 0,574 . m2
0 7070 574,,
= mm
2
1
mm
2
1
⇒ 1,23
05) A
sen 60o mvácuo = sen 30o . mprisma
32
. mV = 12
. mP
mm
P
Y
= 3
Física B2
GABARITO
06) B
sen 60o . m1 = sen θ . m2
32
. 1 = sen θ . 1,5
sen θ = 3
2 15. , sen θ = 0,58 θ = arc . sen 0,58
07) C
sen î . mAR = sen r� . mlíquido
sen 60o . 1 = sen 30o . m1
32
. 1 = m1 . 12
m1 = 3
08) A
sen î = 4R
sen r = 6R
09) B
O raio luminoso, quando passa do meio menos refrin-gente para o meio mais refringente, aproxima-se da normal e, quanto mais refringente é o meio, mais o raio luminoso aproxima-se da normal. Logo, n1 < n2 < n3.
Vindo do meio 2 para o meio 3, o raio aproxima-se da normal porque o meio 3 é mais refringente que o meio 2.
10) 25
01. Correta. Na figura, α é ângulo de incidência e β, de reflexão. A segunda lei da reflexão afirma que esses dois ângulos são sempre iguais entre si.
02. Incorreta. α = β (2a lei da reflexão).04. Incorreta. α = β (2a lei da reflexão).08. Correta. Na figura, α é ângulo de incidência e γ, de
refração. De acordo com a lei de Snell-Descartes: sen α . nA = sen γ . nB
Se nA > nB ⇒ sen α < sen γ ⇒ α < γ16. Correta. Na figura, α é ângulo de incidência e γ, de
refração. De acordo com a Lei de Snell-Descartes: sen α . nA = sen γ . mB
Se nA < nB ⇒ sen α > sen γ ⇒ α > γ
sen î . m1 = sen r . m2
4R
. m1 = 6R
. m2
mm
2
1
= 46
= 23
Física B 3
GABARITO
11) 16
nar = 1 nvidro = 3 i = 60o
r = ? Lei de Snell-Descartes: sen i . nar = sen r . n vidro
sen 60o . 1 = sen r . 3
32
. 1 = sen r . 3
12
= sen r ⇒ r = 30°
Somente a alternativa 16 apresenta ângulo de refração r = 30°. As demais estão incorretas. As figuras das alternativas 01, 02 e 04 têm erros nos ângulos de reflexão (i = r; segunda lei da reflexão).
12) B
n1 . sen i = n2 . sen r
nn2
1
= sen isen r
vv1
2
= sen isen r
3 10
2 10
8
8
.
. = sen
sen r
o30
sen r = sen 30° . 23
sen r = 12
. 23
sen r = 13
sen r = 0,333
13) 19
01. Verdadeira.02. Verdadeira.04. Falsa. O fenômeno é explicado pelas leis da
refração.08. Falsa. A luz sofre refração, e não dispersão.
16. Verdadeira. O ponto B' é formado pelo prolongamento dos raios luminosos, logo uma imagem virtual.
14) menor/limite/maior/reflexão total/reflexão total da luz
15) D
sen L = nn
menor
maior
⇒ sen 45o = n
nrefração
incidência
⇒ 22
= 1n
n = 2
2
16) C
sen L = nn
menor
maior
= nn
1
2
= 22
∴ Logo, L = 45o.
sen 45o . n1 = sen 30o . n2
22
. 2 = 12
. n2
n2 = 2
17) A
A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra através de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que, aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da refração total.
18) B
Condição para reflexão total: A luz deve ir do meio mais refringente para o meio menos
refringente. î > L
19) B
A miragem pode ocorrer em diferentes condições, cau-sando vários tipos de imagem do objeto. A luz solar, em direção ao asfalto, sofre refração devido ao gradiente de temperatura das camadas de ar à medida que se aproxima do asfalto. Essa refração desvia a direção de propagação da luz, e por fim reflete-se (reflexão total) nas camadas de ar próximas ao solo, fazendo com que a luz agora se distancie dele. Dessa forma, tem-se a ilusão de que a superfície do solo está espelhada (poça de água aparente).
Física B4
GABARITO
20) B
Todos os ângulos de incidência (î1, î2, î3) são maiores
que o limite.
21)
nnúcleo = 1,010
a) 1,004;
sen L = nn
−
+
∴ sen 84 = nn
casca
núcleo
0,995 = ncasca
1010, ∴ ncasca = 1,004
b) A velocidade da luz é maior na casca, que possui
menor índice de refração.
22) D
I. Verdadeira. A imagem do objeto inserido no meio de maior índice de refração aparenta estar mais próxima do que o objeto.
II. Falsa. O observador tem a sensação de que está mais funda do que na realidade, e o fenômeno é conhecido como refração da luz.
III. Verdadeira. A imagem do objeto inserido no meio de menor índice de refração (meio onde está o gato) aparenta estar mais distante do que está o observa-dor (meio onde está o peixe).
23) 13
01. Verdadeira.
Pn observador
'
= Pnobjeto
⇒ P'
43
= 121
⇒ P' = 16 m
02. Falsa.
Pn observador
'
= Pnobjeto
⇒ P1
= 643
⇒ P' = 4,5 m
04. Verdadeira.
08. Verdadeira.
16. Falsa.
24) 1,5 m
Pn observador
'
= Pnobjeto
⇒ P1
= 243
⇒ P' = 1,5 m
25) D
A luz incide na água, reflete na parte da vassoura que está imersa na água e ao sair da água sofre refração. O observador na beira da piscina tem a sensação de que a imagem da parte imersa da vassoura está mais próxima do que na realidade, por isso, o cabo aparenta estar torto.
26) E
As posições aparentes de objetos e observadores que estão em meios de índices de refração diferentes não são as mesmas, por isso a sensação de mais distante ou mais próximo.
Física B 5
GABARITO
27) A
28) C
P
n observador
'
= Pnobjeto
= P1
= 100
43
∴ P' = 75 cm
29) C
Situação 1
P
ncriança
' = P
nbrinquedo
P1
= 1313,,
P' = 1,0 m
Situação 2
Não haverá refração. P' = 1,3 m
30) 23
01. Correta. î = 00, r = 00 → sem desvio.
02. Correta. d = rr
e sen. ( )cos
− → desvio lateral.
04. Correta. î1 = r2 → a luz volta a propagar-se no meio de origem.
08. Incorreta. Depende do meio onde se encontra a lâmpada.
16. Correta. O raio de luz sofre somente desvio lateral, logo, sem deformação nas imagens.
31) D
nágua < nvidro
î > r vágua > vvidro
32) E
α + θ = 90o
θ = 90o – α
33) B
Sabendo que nnobservador
folha
= io
, então 115 3,=
i .
Logo i = 315,
= 2 cm.
Física B6
GABARITO
34) A
A luz refletida pelo peixe na posição M sai da água e refrata-se, afastando-se da normal e indo em direção ao observador.
35) A
Como podemos observar, o raio que incide no prisma representado passa sem sofrer desvio angular, somente desvio lateral. Logo, temos uma situação especial de desvio mínimo, ou seja, i1 = r2 e i2 = r1.
36) B
De acordo com os índices de refração fornecidos, temos: var > vvidro > vdiamante.
A trajetória da luz em relação à reta normal é: Ar – Diamante = aproxima Diamante – Vidro = afasta Vidro – Ar = afasta
37) E
I. Falsa. Somente quando no interior do prisma o raio de luz passa paralelamente à sua base, desvio mínimo.
II. Verdadeira. Se o raio atravessa o prisma perpendicu-larmente à bissetriz do ângulo de abertura, ele passa paralelamente à base do prisma. Logo o ângulo de incidência é igual ao ângulo de emergência.
III. Verdadeira. Se o raio atravessa o prisma perpen-dicularmente à bissetriz do ângulo de abertura, ele passa paralelamente à base do prisma. Logo, o ân-gulo de incidência é igual ao ângulo de emergência, chamamos de desvio mínimo.
38) 31
Na 1ª face lateral, temos: sen î1 . nAR = sen r1 . nprisma
22 . 1 = sen F1 . 2
sen r1 . 12
r1 = 30° Se: A = r1 + r2
60 = 30 + r2
r2 = 30° Então: r1 = r2 , logo î1 = î2.
01. Correta. (î1 = î2 , r1 = r2 → desvio mínimo)02. Correta. (r1 = 30°)04. Correta. (r1 = r2 = 30°)08. Correta. (r1 = r2 = 45°)16. Correta. (D = i1 + i2 – A ⇒ D = 90 – 60 ⇒ D = 30°)
39) 30
Na 1ª face lateral, temos: sen î1 . nAR= sen r1 . nprisma
22 . 1 = sen r1 . 2
⇒ sen r1 . 12
r1 = 30° Então: A = r1 + r2 ⇒ 60 = 30 + r2 ⇒ r2 = 30°. Logo: î1 = î2 = 45° , pois r1 = r2 = 30°. Desvio mínimo:
D = 2i – Â ⇒ D = 2 . 45 – 60 ⇒ D = 30°
40) 47
sen 45o . nAR = sen r . nP
22
. 1 = sen r . 2
sen r = 12
r = 30o
A = r + r' 75o = 30 + r' r' = 45o
sen 45o nP = sen i' . nAR
22
. 2 = sen i' . 1
1 = sen i' i' = 90o
D = i + i' – A D = 90 + 45o – 75 D = 60o
01. Verdadeira.02. Verdadeira.
Física B 7
GABARITO
04. Verdadeira.08. Verdadeira.16. Falsa. Se o Dtotal é 60o e o desvio na 1a face é 15o, então o
desvio sofrido na segunda face é 45o.32. Verdadeira.64. Falsa. i ≠ i' e r ≠ r'
41) A
D = i + i' – A
D = 40 + 60 – 60 D = 40o
42) D
Como na face AB a luz incide perpendicularmente, não sofre desvio na entrada. Já na face AC o raio luminoso está indo de um meio mais refrigente (vidro) para um meio menos refrigente (ar), aumentando sua velocida-de de propagação, logo, afastando-se da reta normal desenhada na figura.
43) B
î = 0o ∴ r = 0o
r' = 60o ∴ î' = 90o ⇒ r' = L
sen r' = nn
ar
prisma
sen 60o = 1nprisma
nprisma = 160sen o
nprisma = 1
32
nprisma = 2 33
nprisma = 1,15
44)
A = 60o
r = 30o
r = 30o
î = î' = 60o
D = 2î – A D = 2 . 60 – 60 D = 60o
45) Verdadeira. Falsa. O desvio violeta é o maior. Falsa. O feixe violeta é monocromático, por isso não
sofrerá dispersão.Falsa.
Perceba que o ângulo de incidência é 45o. Para que ocorra reflexão total, o ângulo limite não pode ser 48o.
Física B8
GABARITO
46) A
O fenômeno da separação da luz branca nas cores do espectro é chamado de dispersão. Sabendo-se que o comprimento de onda da luz vermelha é maior do que o da luz violeta, temos que, ao dispersar a luz branca, a luz vermelha sofre o mesmo desvio, pois terá maior velocidade. Logo, a luz violeta sofrerá o maior desvio, visto que se propagará com uma velocidade menor.
47) A
O índice de refração das cores do espectro depende da fonte geradora, logo, depende da frequência da fonte.
48) D
A ideia de sete frequências foi inicialmente adotada por Newton em comparação à escala de notas musicais. No entanto, da primeira raia de luz vermelha até a última de luz violeta existe uma infinidade de cores e, portanto, de frequências.
49) E
I. Falsa. O sol pode estar a leste também.II. Falsa. O sol tem de estar atrás do observador.III. Verdadeira.
50) D
Sim, como as radiações amarela e azul possuem comprimentos de onda diferentes, também possuirão velocidades diferentes, ao serem inseridas na lâmina de vidro, o que nos daria a possibilidade de descobrir tal fato.
51) B
Como fvioleta > fvermelha, então, nvioleta > nvermelha.
Logo: A luz violeta sofre mais desvio angular ao atra-vessar a gota do que a luz vermelha.
Entrada na gota: refração (dispersão luminosa). No interior da gota: reflexão (reflexão total). Saída da gota: refração.
52) V – V – V – V – F
01. Verdadeiro. Lentes, dispositivos que formam ima-gem usando essencialmente as leis da refração.
02. Verdadeiro. Espelhos → vértice, foco, centro de curvatura.
Lentes: → Foco principal objeto "F0" → Foco principal imagem "Fi" → Foco antiprincipal objeto "A0" → Foco antiprincipal imagem "Ai"
04. Verdadeiro. O índice de refração do plástico é maior do que o índice de refração do ar.
08. Verdadeiro. O índice da relação entre os índices de refração do ar.
16. Verdadeiro. Depende da relação entre os índices de refração do meio e da lente.
32. Falso. A reflexão de um feixe luminoso independe do índice de refração ao meio.
53) A
54) C
55) C
56) 56
01. Falsa. Na lente divergente, a imagem deve ser menor que o objeto.
02. Falsa. Na lente convergente, quando o objeto encontra-se entre o foco e a origem da lente, a imagem deve ser maior, virtual e direita.
04. Falsa. Na lente divergente, a imagem deve ser virtual, menor e direita.
08. Verdadeira. Objeto próximo ao foco antiprincipal(1), então imagem próxima ao antiprincipal(2), igual, invertida e real.
16. Verdadeira. Na lente divergente, a imagem deve ser virtual, menor e direita.
32. Verdadeira. Na lente convergente, quando o objeto encontra-se entre o foco e a origem da lente, a imagem deve ser maior, virtual e direita.
57) C
f = +20 cm (convergente) p' = – 5 cm (virtual) p = ?
1 1 1f p p
= +' = 1
20 = 1
p + 1
5−=
1p’
120
+ 15
= 1p
1 420+ = 1
p ∴ p = 4 cm
Física B 9
GABARITO
58) A
Imagem: Virtual Direita Reduzida Onde: p = 25 cm f = –25 cm
1 1 1f p p
= +'
125−
= 125
+ 1p'
1p'
= –125
– 125
⇒ −225
= 1p'
p' = –252
p' = –12,5 cm (virtual, direita, menor)
59) B
f = 10 cm p = ? p' = +0,5 m (real/projetável) p' = 50 cm
1 1 1f p p
= +'
110
= 1p
+ 150
110
– 150
= 1p
5 150− = 1
p
p = 12,5 cm
60) A
Imagem: virtual, menor e direta. L = divergente
f = – 20 cm p = 40 cm θ = 20 cm
I. Distância da imagem ao vértice.
1 1 1f p p
= +' ⇒ – I
20 – 1
40 =
1p’
⇒
⇒ − −2 140
= 1p’
⇒ p' = –403
⇒ p' = –13,3 cm
II. Altura da imagem
iθ
= −p'p
⇒ i20
= −−( , )13 3
40 ⇒ i =
13 32,
⇒
i = 6,67 cm i = 0,067 m ⇒ imagem direita
61) A
I = ? o = 2 cm f = 20 cm p' = – 50 cm virtual (mesmo lado que o objeto)
1 1 1f p p
= +' ⇒ 1
20 = 1
p + 1
50−
1
20 +
150
= 1p
⇒ p = 14,3 cm
A = −p'p
= IO
⇒ − −( ),50
14 3 = I
2 ⇒ I = 7 cm
62) 30
A = – 3 (real/projetável)
01. Falso. p + p' = 40 cm ⇒ p' = 40 – p
A = −p'p
⇒ − 3 = −pp
' ⇒
3 = 40 − pp
⇒ 3 p = 40 – p
p = 10 cm p' = 30 cm
Física B10
GABARITO
02. Verdadeiro.
1f
= 110
+ 130
⇒ 1f
=3 130+
∴ = 7,5 cm
04 Verdadeiro. Só lentes convergentes podem formar imagens reais.
08. Verdadeiro.16. Verdadeiro.
63) D
A = – 2 (real e invertida) P = 15 cm
A = −p'p
∴ − = −2
15p' ⇒ p' = 30 cm
64) 74
01. Falso. Somente lentes convergentes podem formar imagens reais (projetáveis).
02. Verdadeiro.04. Falso. Se a imagem foi projetada, ela é real e in-
vertida.08. Verdadeiro.16. Falso. A lente é convergente e a imagem real.32. Falso. Toda imagem real é invertida. 64. Verdadeiro.
65) 22
f = +20 cm convergente θ = 1 cm p = 10 cm
01. Falso. O objeto se encontra entre o foco e o vértice do espelho, logo sua imagem é virtual, maior e direita.
02. Verdadeiro.
04. Verdadeiro. 1 1 1f p p
= +'
⇒ 1
20 =
110
+ 1p'
⇒
1
20–
110
= 1p'
⇒ 1 220−
= 1p'
p' = –20 cm (virtual)
08. Falso. Borda grossa ⇒ divergente
(nL > nM)
16. Verdadeiro. A = −p'p
= IO
⇒ − −( )20
10 =
I1
∴ I = 2 cm
32. Falso. Sua imagem diminui de tamanho.
66) 30
A = – 3 (real/projetável)
01. Falso. p + p' = 40 cm ⇒ p' = 40 – p
A = −p'p
⇒ − 3 = −pp
' ⇒
3 = 40 − pp
⇒ 3 p = 40 – p
p = 10 cm p' = 30 cm
02. Verdadeiro.
1f
=1
10 +
130
⇒ 1f
=3 130+
∴ = 7,5 cm
04 Verdadeiro. Só lentes convergentes podem formar imagens reais.
08. Verdadeiro.16. Verdadeiro.
67) A
A lente em questão é divergente, pois a imagem for-mada é virtual, direita e menor que o objeto. Quanto mais distante o objeto estiver da lente, menor será a imagem. Se o objeto estiver no infinito, sua imagem será um ponto sobre o foco.
Física B 11
GABARITO
68) E
Como a lente é plano-convexa, consideramos na equa-ção:
R1 = 0 e R2 = 20 cm (0,2 m)
C = (n – 1) . [(1/R1 + 1/R2)] C = (1,5 – 1) . [0 + 1/0,2] C = 0,5 . 5 C = 2,5° di
Obs: Como uma parte da lente é plana, o raio tende ao infinito. R1 = ∞
69) Figura I
1fo
= nn
lente
meio
−
1 .
1 1
1 2R R+
1fo
= 181
1, −
. 1 1R R
+
1fo
= 0,8 . 2R
∴ 1fo
= 16,R
∴ R = 1,6 fo
Figura II
1f
= nn
lente
meio
−
1 .
1 1
1
0
2R R+
plano – convexa
R1 = 0
R2 = R
1f
= 181
1, −
. 1R
1f
= 0,8 . 1R
∴ 1f
= 0 8
16,
, fo ⇒ f = 2 fo