2024 1-ICF1-AP1-questoes

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<p>IF/UFRJ</p><p>Introdução às Ciências Físicas I</p><p>1o Semestre de 2024</p><p>AP1 de ICF1</p><p>Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud 1</p><p>Fundação Centro de Ciências e Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro</p><p>Centro de Educação Superior a Distância do Estado do Rio de Janeiro</p><p>AP1 – Introdução às Ciências Físicas 1– 1/2024</p><p>Código da disciplina EAD04001</p><p>Nome: ____________________________________________________ Matrícula:_________________</p><p>Polo: __________________________________________</p><p>Atenção!</p><p> Para cada folha de respostas que utilizar, antes de começar a resolver as questões, preencha conforme modelo abaixo</p><p>(pintando os respectivos espaços na parte superior da folha) o número do CPF ou o número da Matrícula, o código da</p><p>disciplina (indicado acima em negrito) e o número da folha.</p><p>PADRÃO DE PREENCHIMENTO NA FOLHA DE RESPOSTAS</p><p> Preencha o número total de folhas somente quando for entregar a prova!</p><p> Identifique a Prova e as Folhas de respostas, colocando Nome,</p><p>Matrícula e Polo.</p><p> É expressamente proibido o uso de qualquer material que sirva</p><p>de consulta. O uso de calculadora científica é permitido apenas</p><p>em equipamentos específicos para esta finalidade.</p><p> Devolver esta prova e as Folhas de Respostas ao aplicador.</p><p> Somente utilize caneta esferográfica com tinta azul ou preta</p><p>para registro das resoluções nas Folhas de Respostas.</p><p> As Folhas de Respostas serão o único material considerado</p><p>para correção. Quaisquer anotações feitas fora deste espaço,</p><p>mesmo que em folha de rascunho, serão ignoradas.</p><p> Não amasse, dobre ou rasure as Folhas de Respostas, pois</p><p>isto pode inviabilizar a digitalização e a correção.</p><p>IF/UFRJ</p><p>Introdução às Ciências Físicas I</p><p>1o Semestre de 2024</p><p>AP1 de ICF1</p><p>Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud</p><p>No experimento 1 da Aula 1 propusemos um modelo de</p><p>propagação da luz no qual fizemos a hipótese que os</p><p>raios se propagavam em linha reta. Para comprovar a</p><p>nossa hipótese utilizamos a caixa escura. Inicialmente</p><p>medimos diretamente o diâmetro D de uma mancha</p><p>luminosa que aparecia no anteparo. Os valores dessa</p><p>medida e da sua incerteza foram colocados na tabela 1.</p><p>2</p><p>Questão 1 (3,0 pontos)</p><p>a b</p><p>d D</p><p>D [cm] dD [cm]</p><p>7,9 0,5</p><p>A seguir, utilizando a propagação retilínea da luz e aplicando geometria à figura 1,</p><p>obtivemos a relação teórica entre o diâmetro D da mancha luminosa e as medidas a, b e d</p><p>representadas nesta figura. Os valores das medidas diretas das distâncias a, b e d e das</p><p>suas incertezas experimentais foram colocados na Tabela 2.</p><p>Tabela 1</p><p>a [cm] da [cm] b [cm] db [cm] d [cm] dd [cm]</p><p>11,1 0,3 27,4 0,2 2,2 0,1</p><p>Tabela 2</p><p>A expressão teórica do diâmetro D da mancha associada ao modelo de propagação</p><p>retilínea da luz é dada por:</p><p>A incerteza da medida foi estimada através dos valores de Dmax e Dmin calculados da</p><p>seguinte forma:</p><p>.</p><p>2</p><p>);1)(();1)(( minmax</p><p>minmax</p><p>DD</p><p>D</p><p>aa</p><p>bb</p><p>ddD</p><p>aa</p><p>bb</p><p>ddD</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p> d</p><p>d</p><p>d</p><p>d</p><p>d</p><p>d</p><p>d</p><p>a) Calcule o valor de D com as equações do modelo teórico</p><p>PROVA AP1 de ICF1</p><p>b) Calcule o valor de Dmax, Dmin e dD com as equações do modelo teórico. Reproduza a</p><p>tabela 3 na folha de respostas, e preencha tomando os seguintes cuidados:</p><p>• Dmax e Dmin devem ser representados com 4 algarismos significativos;</p><p>• a incerteza dD deve ser representada com apenas um algarismo significativo;</p><p>• o número de algarismos significativos do D tem que ser compatível com a</p><p>maneira como a incerteza dD está escrita na tabela.</p><p>𝐷 = 𝑑 1 +</p><p>𝑏</p><p>𝑎</p><p>IF/UFRJ</p><p>Introdução às Ciências Físicas I</p><p>1o Semestre de 2024</p><p>AP1 de ICF1</p><p>Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud</p><p>Tabela 3</p><p>D [cm] Dmax [cm] Dmin [cm] dD [cm]</p><p>c) Escreva o intervalo dos números reais I1 que representa a faixa de valores da medida</p><p>direta do diâmetro da mancha luminosa (Tabela 1).</p><p>d) Escreva o intervalo dos números reais I2 que representa a faixa de valores da medida</p><p>indireta do diâmetro da mancha luminosa (Tabela 2).</p><p>e) Represente em um segmento de reta (use como padrão o segmento a seguir,</p><p>reproduzindo-o no caderno de respostas) os intervalos I1 e I2 . Qual a interseção entre os</p><p>intervalos I1 e I2 ?</p><p>cm</p><p>f) Os resultados obtidos comprovam o modelo de propagação retilínea da luz? Justifique.</p><p>3</p><p>Analise as afirmativas abaixo e indique no caderno de respostas (identificando cada</p><p>afirmativa pelo seu número) se cada uma é verdadeira (V) ou falsa (F). Caso seja</p><p>verdadeira, explique o porquê. Caso seja falsa, escreva a versão correta da</p><p>frase correspondente. Respostas sem justificativas não serão consideradas.</p><p>I. Dois estudantes diferentes realizaram uma medida do comprimento de um</p><p>livro. Os intervalos I1 = [19,6, 20,6] cm e I2 = [19,8, 20,2] cm representam as</p><p>faixas de valores associadas às medidas feitas. Ao analisar o resultado</p><p>dessas medidas considerando as incertezas, não existe a probabilidade das</p><p>medidas serem consideradas iguais.</p><p>II. Um meio homogêneo é aquele que tem as mesmas propriedades físicas e</p><p>químicas em todos os seus pontos.</p><p>III. Ao realizar o experimento 3 da disciplina, você observou que a luz de uma</p><p>fonte extensa atravessou duas fendas estreitas, e que a mancha luminosa</p><p>associada à fenda mais estreita é mais larga do que aquela associada à fenda</p><p>com largura maior. Esse fenômeno é explicado pela óptica geométrica ao</p><p>analisar que a luz se propaga em linha reta em um meio homogêneo.</p><p>IV. Damos o nome de fonte de luz extensa quando a distância entre a fonte e o</p><p>objeto é grande em comparação com o tamanho da fonte.</p><p>V. A dependência entre índice de refração e cor é denominada dispersão. Esse</p><p>fenômeno é responsável pela separação das cores quando passamos luz</p><p>branca pelo prisma (experimento 5) e, também, pela formação do arco-íris.</p><p>Questão 2 (2,0 pontos)</p><p>IF/UFRJ</p><p>Introdução às Ciências Físicas I</p><p>1o Semestre de 2024</p><p>AP1 de ICF1</p><p>Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud</p><p>Questão 3 (2,5 pontos)</p><p>PARA ESTA QUESTÃO, SOLICITE FOLHA DE GRÁFICO AO FISCAL</p><p>Um carro parte da cidade A que está a uma</p><p>distância de 70 km da origem do sistema de eixos</p><p>coordenados O na direção 1-2. Ele segue primeiro</p><p>para a cidade B, que dista 160 km de A, na</p><p>direção 5-6 (que forma um ângulo de 30o com a</p><p>direção 1-2), no sentido de 5 para 6. Depois ele</p><p>segue para a cidade C, que dista 200 km de B, na</p><p>direção 3-4 no sentido de 4 para 3. As direções</p><p>estão representadas na figura abaixo, assim como</p><p>a posição da cidade A, a origem do sistema de</p><p>eixos O e a direção dos unitários Ƹ𝑖 e Ƹ𝑗.</p><p>1</p><p>2</p><p>3 4</p><p>5</p><p>6</p><p>Ƹ𝑖</p><p>Ƹ𝑗</p><p>O</p><p>A</p><p>a) Desenhe, na folha de papel milimetrado (folha de gráfico) do seu caderno de</p><p>respostas, um sistema de eixos coordenados com a origem no ponto O, o eixo OX com a</p><p>direção e o sentido do vetor unitário Ƹ𝑖 e o eixo OY com a direção e o sentido do vetor</p><p>unitário Ƹ𝑗. No seu gráfico, 1,0 cm deve corresponder a 20 km.</p><p>b) Desenhe o ponto A na posição indicada no enunciado da questão.</p><p>c) Desenhe o vetor deslocamento 𝑑1 do carro que vai de A até B.</p><p>d) Desenhe o vetor deslocamento 𝑑2 do carro que vai de B até C.</p><p>e) Projete os vetores deslocamentos 𝑑1 e 𝑑2 nas direções dos vetores unitários Ƹ𝑖 e Ƹ𝑗.</p><p>Desenhe os vetores projetados 𝑑1𝑥,</p><p>𝑑1𝑦,𝑑2𝑥 e 𝑑2𝑦.</p><p>f) Calcule as componentes dos vetores 𝑑1 e 𝑑2. Não é para medir no desenho.</p><p>g) Calcule as componentes do deslocamento total 𝑑3. Calcule o módulo de 𝑑3 e o ângulo</p><p>que ele faz com o eixo OX. Não é para medir no desenho.</p><p>Considere as figuras abaixo. Todas elas representam um raio luminoso passando de um</p><p>meio para outro. Considere o meio 1 com n1 = 1,00 e o meio 2 com n2 = 1,50. Redesenhe</p><p>as figuras em seu caderno de repostas. Em TODAS as figuras, determine e indique a</p><p>normal, o ângulo de incidência, o raio refletido, o ângulo de reflexão, o raio refratado e o</p><p>ângulo de refração. Apresente todos os cálculos no seu caderno de resposta.</p><p>Questão 4 (2,5 pontos)</p><p>60º</p><p>M</p><p>e</p><p>io</p><p>1</p><p>M</p><p>e</p><p>io</p><p>2</p><p>100o</p><p>M</p><p>e</p><p>io</p><p>1</p><p>M</p><p>e</p><p>io</p><p>2</p><p>150º</p><p>M</p><p>e</p><p>io</p><p>1</p><p>M</p><p>e</p><p>io</p><p>2a) b) c)</p>