AP1 Introdução a ciências físicas ICF 2023

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IF/UFRJ 
Introdução às Ciências Físicas I
1o Semestre de 2023 
AP1 de ICF1
Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud 1
Fundação Centro de Ciências e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro
Centro de Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro
AP1 – Introdução às Ciências Físicas 1– 1/2023
Código da disciplina EAD04001
Nome: ____________________________________________________ Matrícula:_________________
Polo: __________________________________________
Atenção!
 Para cada folha de respostas que utilizar, antes de começar a resolver as questões, preencha conforme modelo abaixo
(pintando os respectivos espaços na parte superior da folha) o número do CPF ou o número da Matrícula, o código da
disciplina (indicado acima em negrito) e o número da folha.
PADRÃO DE PREENCHIMENTO NA FOLHA DE RESPOSTAS
 Preencha o número total de folhas somente quando for entregar a prova!
 Identifique a Prova e as Folhas de respostas, colocando Nome,
Matrícula e Polo.
 É expressamente proibido o uso de qualquer material que
sirva de consulta.
 O uso de calculadora científica é permitido, apenas se o
equipamento for específicos para esta finalidade.
 Devolver esta prova e as Folhas de Respostas ao aplicador.
 Somente utilize caneta esferográfica com tinta azul ou preta
para registro das resoluções nas Folhas de Respostas.
 As Folhas de Respostas serão o único material considerado
para correção. Quaisquer anotações feitas fora deste espaço,
mesmo que em folha de rascunho, serão ignoradas.
 Não amasse, dobre ou rasure as Folhas de Respostas, pois
isto pode inviabilizar a digitalização e a correção.
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Introdução às Ciências Físicas I
1o Semestre de 2023 
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Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud
No experimento 1 da Aula 1 propusemos um modelo de
propagação da luz no qual fizemos a hipótese que os
raios se propagavam em linha reta. Para comprovar a
nossa hipótese utilizamos a caixa escura. Inicialmente
medimos diretamente o diâmetro D de uma mancha
luminosa que aparecia no anteparo. Os valores dessa
medida e da sua incerteza foram colocados na tabela 1.
2
Questão 1 (3,0 pontos)
a b
d D
D [cm] dD [cm]
7.9 0,5
A seguir, utilizando a propagação retilínea da luz e aplicando geometria à figura 1,
obtivemos a relação teórica entre o diâmetro D da mancha luminosa e as medidas a, b e d
representadas nesta figura. Os valores das medidas diretas das distâncias a, b e d e das
suas incertezas experimentais foram colocados na Tabela 2.
Tabela 1
a [cm] da [cm] b [cm] db [cm] d [cm] dd [cm]
11,1 0,3 27,4 0,2 2,2 0,1
Tabela 2
A expressão teórica do diâmetro D da mancha associada ao modelo de propagação
retilínea da luz é dada por:
 
D = d(1+
b
a
)
A incerteza da medida foi estimada através dos valores de Dmax e Dmin calculados da
seguinte forma:
.
2
);1)(();1)(( min
max
minmax
DD
D
aa
bb
ddD
aa
bb
ddD







 d
d
d
d
d
d
d
a) Calcule o valor de D com as equações do modelo teórico
PROVA AP1 de ICF1
b) Calcule o valor de Dmax, Dmin e dD com as equações do modelo teórico. Copie a tabela 3
para o caderno de respostas e a preencha, tomando os seguintes cuidados:
• Dmax e Dmin devem ser representados com 4 algarismos significativos;
• a incerteza dD deve ser representada com apenas um algarismo significativo;
• o número de algarismos significativos do D tem que ser compatível com a
maneira como a incerteza dD está escrita na tabela.
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Tabela 3
D [cm] Dmax [cm] Dmin [cm] dD [cm]
c) Escreva o intervalo dos números reais I1 que representa a faixa de valores da medida
direta do diâmetro da mancha luminosa (Tabela 1).
d) Escreva o intervalo dos números reais I2 que representa a faixa de valores da medida
indireta do diâmetro da mancha luminosa (Tabela 2).
e) Represente em um segmento de reta (use como padrão o segmento a seguir,
reproduzindo-o no caderno de respostas) os intervalos I1 e I2 . Qual a interseção entre os
intervalos I1 e I2 ?
cm
f) Os resultados obtidos comprovam o modelo de propagação retilínea da luz? Justifique.
3
Questão 2 (2,0 pontos)
Um raio luminoso é espalhado no ponto O e se propaga e,m uma direção que
faz um ângulo a com o diâmetro da seção reta de um cilíndro como mostra a
figura abaixo. São conhecidos o raio R = 5,0 cm do cilíndro, a distância
o = 9,0 cm entre o ponto O e o vértice V, e o ângulo 𝛼 = 10o que o raio luminoso
OP (raio 1) faz com o diâmetro XV.
X V
P
C
R
a
q1
O
o = 9 cm
Relembrando a lei dos senos: 
sin 𝑎
𝐴
=
sin 𝑏
𝐵
=
sin 𝑐
𝐶
𝑎
𝑏
𝑐
𝐶
𝐵
𝐴
a) Utilize a lei dos senos no triângulo OCP para calcular o ângulo de
incidência q1.
b) Determine o ângulo de refração do raio refratado na superfície do
cilíndro. O índice de refração do material do cilíndro com relação ao ar é
de 1,35.
c) Faça um esboço, na folha de respostas, de como o raio seria refratado,
indicando a normal à superfície do cilindro e o raio incidente (já ilustrado
acima na figura).
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Analise as afirmativas abaixo e indique no caderno de respostas (identificando cada
afirmativa pelo seu número) se cada uma é verdadeira (V) ou falsa (F). Caso seja
verdadeira, explique o porquê. Caso seja falsa, escreva a versão correta da
frase correspondente. Respostas sem justificativas não serão consideradas.
I. ( ) O modelo de propagação retilínea da luz é adequado para explicar o
comportamento da luz ao passar por fendas com larguras tão finas quanto a
largura de um fio de cabelo (tipicamente da ordem de 100 𝜇𝑚).
II. ( ) Quando um raio luminoso se propaga em um meio uniforme e incide em
outro meio uniforme de índice de refração diferente do primeiro, os raios
incidente, refletido e refratado estão sempre em um mesmo plano.
III. ( ) O índice de refração de um meio transparente depende da cor da luz
incidente.
IV. ( ) A posição da imagem em um espelho curvo não depende do ponto de
observação.
V. ( ) A região de penumbra é causada por uma fonte de luz puntiforme.
Questão 3 (2,0 pontos)
Questão 4 (3,0 pontos)
a) Com a ajuda de uma régua, desenhe um par de eixos coordenados, x e y, em
uma escala adequada, iniciando cada um em -5,0 cm e terminando em 6,0 cm.
Indique, fora dos eixos, os vetores unitários Ƹ𝑖 e Ƹ𝑗 , correspondentes
respectivamente aos eixos x e y.
b) Desenhe agora os seguintes vetores, utilizando os eixos desenhados no item
(a), os vetores Ԧ𝑎 = 1,0𝑐𝑚 Ƹ𝑖 + (2,0𝑐𝑚) Ƹ𝑗 , 𝑏 = −3,0𝑐𝑚 መƸ𝑗 e Ԧ𝑐 = −3,0𝑐𝑚 Ƹ𝑖 +
(1,0𝑐𝑚) Ƹ𝑗.
c) Determine graficamente o vetor Ԧ𝑠 = Ԧ𝑎 + 𝑏 + Ԧ𝑐. Depois, calcule matematicamente
o mesmo vetor, e compare os resultados obtidos.
d) Desenhe o vetor Ԧ𝑔 = Ԧ𝑐 − 𝑏. Calcule seu módulo. Meça o tamanho do vetor e
compare os resultados obtidos.