Física - Livro 2-253-256

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Observação: Uma fonte de luz é considerada extensa quando o seu ta-
manho não é desprezível em relação às outras dimensões envolvidas.
Veja que, além da sombra projetada no anteparo, ob-
temos também a formação de penumbra, que corresponde
a uma região parcialmente iluminada. É importante salien-
tar que a penumbra projetada, representada na figura 7,
tem intensidade luminosa que cresce à medida que essa
penumbra se afasta da sombra e se aproxima da região
iluminada.
Para obtermos geometricamente a sombra e a penum-
bra projetadas no anteparo A, traçamos raios de luz, a partir
das extremidades da fonte extensa de luz FE, que tangen-
ciam o limite do corpo opaco O.
Eclipse
Os princípios da óptica geométrica podem ser
observados em fenômenos como eclipses. O eclipse
é o desaparecimento ou intercepção total ou parcial
de um astro pela colocação de outro entre ele e o
observador ou entre o astro iluminante e o iluminado.
Esse astro pode ser chamado de objeto celeste, ou seja,
qualquer objeto, de qualquer tamanho, que esteja fora
da atmosfera terrestre.
Como no nosso sistema a única estrela é o Sol, apenas
ele é uma fonte primária de luz, consequentemente, todos
os planetas e satélites formam um cone de sombra.
Quando a Lua penetra, total ou parcialmente, no cone
de sombra da Terra, temos um eclipse total ou parcial da Lua.
Cone de sombra da Terra
Terra
Fig. 8 Eclipse da Lua – esquema simplificado.
Quando a Terra intercepta o cone de sombra da Lua,
temos um eclipse total ou parcial do Sol, dependendo da
região do observador na Terra.
Cone de sombra
(umbra)
Penumbra
Terra
Fig. 9 Eclipse do Sol – esquema simplificado.
Observe, na figura a seguir, a percepção de um eclipse
do Sol em diferentes regiões do planeta.
Fig. 10 Visibilidade de um eclipse solar.
S
20%
100%
Eclipse anular do Sol
(22/09/2006)
80%
60%
40%
Sombra
Penumbra
N
P1
8:
00
0.20
.40
.
0.80
0.80
0.60
0.40
0.20
8:
30
9:
0
0
9
:3
0
10
:3
0
10
:0
0
P2
P3
P4
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FÍSICA Capítulo 7 Introdução à óptica geométrica254
Câmara escura de orifício
A câmara escura de orifício evidencia o princípio da
propagação retilínea da luz e constitui a base de funciona-
mento das máquinas fotográficas.
Coloquemos um objeto luminoso, de extremidades
A e B, diante de uma câmara de paredes opacas dotada
de um pequeno orifício O. Raios de luz emitidos pelo
objeto atravessarão o orifício O e se projetarão no fundo
da câmara, produzindo uma figura de extremidades A’B’,
semelhante ao objeto AB, conforme a figura 11.
A figura A’B’ é chamada de imagem e está em uma
posição invertida em relação ao objeto AB.
A
B
Pequeno orifício
P’P
Fig. 11 Câmara escura de orifício.
Da figura 11, obtemos⇒
1 Um edifício de altura H projeta no solo uma sombra de 20 m. No mesmo instante, uma pessoa toma uma haste vertical
de 0,20 m e nota que sua sombra mede 0,40 m. Qual é a altura H do edifício?
Revisando
Ângulo visual
O ângulo visual, pelo qual se observa um objeto, é delimitado pelos
raios de luz provenientes das extremidades do objeto e que atingem
os olhos do observador.
Percebemos facilmente que, quanto maior for a distância entre o
observador e o objeto, menor será o ângulo visual.
O menor ângulo visual pelo qual a visão humana ainda percebe dois
pontos distintos (limite de acuidade visual) é da ordem de um minuto
de arco (1º/60).
É por isso que temos um limite de visão a longas distâncias. A partir
de uma certa distância, fica impossível distinguir dois pontos. Lem-
bre-se do teste que fazemos em uma consulta oftalmológica.
Fig. 12 Ângulo visual.
Saiba mais
2 O esquema a seguir representa o corte de uma câmara escura de orifício, diante do qual existe um corpo luminoso AB
de 40 cm de comprimento.
a b
A
B A’
B’
O
Figura fora de escala
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Considerando a = 100 cm e b = 20 cm, calcule o comprimento da gura A’B’ projetada no fundo da câmara.
3 Define-se um ano-luz como sendo a distância percorrida por um sinal luminoso no vácuo durante um ano terrestre.
Sabendo que no vácuo a luz viaja com velocidade de 3,00 · 105 km/s, calcule, em metros, o comprimento equivalente
a um ano-luz.
1 UEM Assinale a alternativa incorreta.
A A luz visível é uma forma de radiação eletromag-
nética.
b A frequência de uma radiação aumenta à medida
que se aumenta o seu comprimento de onda.
C A energia de uma radiação aumenta conforme se
aumenta a frequência.
d A radiação chamada de “visível” possui compri-
mento de onda menor do que a radiação emitida
por emissoras de rádio.
 A radiação gama, produzida em reações nucleares,
possui frequência maior do que a radiação infraver-
melha.
2 Das alternativas seguintes, aponte aquela que traz ex-
clusivamente fontes luminosas primárias.
A Lanterna acesa, espelho plano, vela apagada.
b Olho de gato, Lua, palito de fósforo aceso.
C Lâmpada acesa, arco voltaico, vaga-lume aceso.
d Planeta Marte, fio aquecido ao rubro, parede de cor
clara.
 Vídeo de uma TV em funcionamento, Sol, lâmpada
apagada.
3 Admita que, a partir de determinado instante, o Sol
deixe de emanar energia, isto é, o Sol se “apague”.
Quanto tempo após o referido instante esse fato seria
registrado na Terra?
Considere: distância do Sol à Terra = 1,5 · 108 km;
velocidade da luz no vácuo = 3 · 108 m/s.
4 Considere a seguinte citação:
“Quando contemplamos o céu numa noite de tempo
bom, recebemos das estrelas um relato do passado.”
Utilizando argumentos cientícos, comente o pensa-
mento do autor.
5 Com seu telescópio, um astrônomo visa a Lua para
observar a decolagem de um módulo lunar. Ao mes-
mo tempo, seu assistente observa o fenômeno pela
televisão, que faz uma transmissão via satélite. No ins-
tante da decolagem, o satélite S e o observatório O
(onde estão o astrônomo e seu assistente) acham-se
sobre uma mesma circunferência, que tem centro na
Lua, conforme mostra o esquema a seguir.
Exercícios propostos
FÍSICA Capítulo 7 Introdução à óptica geométrica256
A distância OS vale 6,0 · 104 km.
Terra
S
O
Lua
Órbita do satélite
O astrônomo e seu assistente cronometram o ins-
tante em que aparecem as chamas do foguete do
módulo lunar. Adotando-se, para as ondas eletro-
magnéticas, a velocidade 3,0 · 108 m/s (no vácuo e
na atmosfera terrestre), pode-se armar que o assis-
tente vê o fenômeno:
A no mesmo instante que o astrônomo.
b 0,20 s antes do astrônomo.
C 0,20 s após o astrônomo.
d 2,0 s antes do astrônomo.
 2,0 s após o astrônomo.
6 UFBA As comemorações dos 40 anos da chegadado
homem à Lua trouxeram à baila o grande núme-
ro de céticos que não acreditam nessa conquista
humana. Em um programa televisivo, um cientista
informou que foram deixados na Lua espelhos re-
fletores para que, da Terra, a medida da distância
Terra-Lua pudesse ser realizada periodicamente e
com boa precisão, pela medida do intervalo de tem-
po DT que um feixe de laser percorre o caminho de
ida e volta.
Um grupo acompanhou uma medida realizada por
um cientista, na qual DT = 2,5 s. Considerando que
a velocidade da luz, no vácuo, é igual a 3 ⋅ 108 m/s e
desprezando os efeitos da rotação da Terra, calcule a
distância Terra-Lua.
7 A velocidade de propagação das ondas luminosas:
A é infinitamente grande.
b é máxima no ar.
C é maior na água do que no vácuo.
d vale 300 000 km/s no vidro.
 vale 3,00 · 1010 cm/s no vácuo.
8 EEAR 2017 Associe corretamente os princípios da
óptica geométrica, com suas respectivas denições,
constantes abaixo.
I. Princípio da propagação retilínea da luz.
II. Princípio da independência dos raios de luz.
III. Princípio da reversibilidade dos raios de luz.
J Num meio homogêneo a luz se propaga em linha
reta.
J A trajetória ou caminho de um raio não depende
do sentido da propagação.
J Os raios de luz se propagam independentemente
dos demais.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência cor-
reta para o preenchimento das lacunas acima.
A I, II e III.
b II, I e III.
C III, II e I.
d I, III e II.
9 Famema 2019 Tomando como referência a sombragerada por uma cadeira de 60 cm de altura, uma
pessoa decidiu determinar a altura de um muro
construído próximo à lateral de sua casa por meio de
métodos geométricos. A casa, o muro e a cadeira es-
tavam sobre o mesmo chão horizontal e, como não
era possível obter uma sombra completa do muro,
a pessoa providenciou um espelho plano que pren-
deu paralelamente à lateral da casa, como mostra a
gura, que representa os resultados obtidos em um
mesmo instante.
A pessoa concluiu que o muro tinha uma altura de
A 2,1 m.
b 3,2 m.
C 3,0 m.
d 2,4 m.
 2,7 m.