Gabarito da AD1 ICF CEDERJ

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IF/UFRJ Introdução às Ciências Físicas I
1o Semestre de 2016 AD1 de ICF1
GABARITO DA AD1 DE ICF1 – 2016-1
Questão 1 (4,0 pontos) 
Só ganham pontos na questão os alunos que fizeram o Laboratório. ESSA QUESTÃO É 
INDIVIDUAL E NÃO TEM GABARITO PARA TODOS OS ITENS. PARA TIRAR SUAS 
DÚVIDAS, VEJA O QUESTIONÁRIO DA AULA 1 DO MÓDULO 1.
a) (0,2 ponto)
b) (0,4 ponto sendo 0,2 para cada caso). Erro na conta com frações: perde todo o item.
Se a distância entre a fonte e o anteparo for reduzida A um terço do valor original, então 
o raio da mancha (ou o lado, se for um quadrado) também será reduzido a um terço de 
seu valor original: . Sua áre a, portanto, será: 
 . 
Se a distância entre a fonte e o anteparo for reduzida DE um terço do valor original, 
então o raio da mancha (ou o lado, se for um quadrado) também será reduzido de um 
terço e será então . Sua área, portanto, será: 
 .
c) (0,2 ponto)
d) (0,2 ponto) Sem incertezas: perde todo o item.
e) (0,4 ponto sendo 0,2 para cada posição do anteparo). Perde 0,02 por cada 
arredondamento errado.
f) (0,4 ponto sendo 0,2 para cada posição do anteparo). Perde 0,02 por cada 
arrendondamento errado.
g) (0,4 ponto sendo 0,2 pela resposta sobre o método e 0,1 para cada diâmetro). Sem 
incertezas: perde todo o item.
h) (0,4 ponto)
i) (0,2 ponto)
j) (0,4 ponto)
k) (0,2 ponto)
l) (0,2 ponto)
m) (0,4 ponto sendo 0,2 para cada experimento citado)
Profs. Lucia Coutinho e Sergio Jorás
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1o Semestre de 2016 AD1 de ICF1
Questão 2 (1,0 ponto) 
Faça esta questão após estudar a Aula 3 do Módulo 1.
Responda às questões abaixo:
a) Por que a luz branca se divide em várias cores ao atravessar um prisma?
(0,2 ponto) 
Por que o prisma apresenta índices de refração diferentes para cada cor. Assim, cada 
cor terá um ângulo de refração diferente, ou seja, sofrerá um desvio diferente.
b) Um ponto luminoso emite incontáveis raios luminosos, em todas as direções. Qual 
a condição necessária para que consigamos ver esse ponto?
(0,2 ponto) 
É necessário que pelo menos um raio luminoso atinja nossos olhos.
c) Podemos ver um objeto que não emite luz. O que é necessário para que isso 
aconteça?
(0,2 ponto) 
É necessário que ele reflita a luz emitida por uma fonte e que o raio refletido atinja 
nossos olhos.
d) Uma calota lisa e polida forma um espelho esférico. Como definimos, a partir dessa 
calota, um espelho convexo? E um espelho côncavo?
(0,2 ponto) 
A superfície interna da calota é um espelho côncavo; a externa, um convexo.
e) Para traçarmos um raio refletido em uma superfície, temos que traçar a normal à 
superfície no ponto onde o raio incidente a tocou. No caso de uma superfície plana, 
qual a direção da normal? E no caso de uma superfície esférica, qual a direção da 
normal?
(0,2 ponto) 
A normal é perpendicular à superfície. Em uma superfície esférica, a normal passa pelo 
centro da esfera e pelo ponto onde o raio incidente a toca.
Profs. Lucia Coutinho e Sergio Jorás
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Questão 3 (3,0 pontos)
Antes de fazer esta questão estude a Aula 2 do Módulo 1 e veja os vídeos “Fibras Ópticas” e 
“A propagação da luz na atmosfera”, que estão disponíveis na Sala de Aula Virtual de ICF1 
e também nas páginas do Youtube:
http://www.youtube.com/watch?v=jUs7l3wJeoY
http://www.youtube.com/watch?v=9TO5czezEBQ
Preste atenção quando for realizar o experimento 4, pois você irá trabalhar com uma 
lente de acrílico.
Considere o raio de luz monocromático azul, horizontal, desenhado na Figura 1 abaixo, 
incidente em objeto transparente esférico (com centro no ponto X), de índice de refração n 
desconhecido. O raio refratado para dentro do objeto também está desenhado na figura abaixo. 
O meio externo é ar, cujo índice de refração é aproximadamente 1,0. 
a) Desenhe a reta normal à superfície da esfera no ponto A, onde a luz entra no objeto. 
(0,2)
b) Indique no desenho e meça com transferidor o ângulo de incidência no ponto A. 
(0,3 sendo 0,1 pela indicação correta e 0,2 pela medida com incerteza)
c) Indique no desenho e meça com transferidor o ângulo de refração no ponto A. 
(0,3 sendo 0,1 pela indicação correta e 0,2 pela medida com incerteza)
d) Usando a Lei de Snell, calcule o índice de refração do objeto esférico. 
(0,3)
Pela Lei de Snell: 
e) Determine o ângulo de reflexão do raio incidente no ponto A e desenhe o raio refletido 
correspondente. 
(0,3 sendo 0,1 por dizer que o ângulo de incidência é igual ao de reflexão e 0,2 pelo 
desenho correto)
f) Desenhe a reta normal à superfície da esfera no ponto B, onde a luz sai da gota.
(0,2)
g) Indique no desenho e meça com transferidor o ângulo de incidência da luz no ponto B.
(0,3 sendo 0,1 pela indicação correta e 0,2 pela medida com incerteza)
h) Usando a Lei de Snell, calcule o ângulo de refração quando a luz sai da gota no ponto 
B.(0,3)
Pela Lei de Snell: 
Profs. Lucia Coutinho e Sergio Jorás
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i) Desenhe o raio refratado com este ângulo.
(0,2)
j) Determine o ângulo de reflexão do raio refletido para dentro da gota no ponto B. 
(0,1 por dizer que o ângulo de incidência é igual ao de reflexão)
k) Desenhe o raio refletido com o ângulo calculado no item anterior. 
(0,2 pelo desenho correto)
l) Indique na figura, QUALITATIVAMENTE (isto é, não é preciso calcular nem utilizar o 
valor numérico exato), os raios REFLETIDO e REFRATADO no ponto A se a luz 
incidente fosse VERMELHA. Os novos ângulos de reflexão e de refração seriam 
menores, iguais ou maiores que os anteriores? Justifique. 
(0,3 sendo 0,1 pela resposta sobre a reflexão e 0,2 pela refração)
O ângulo de reflexão é sempre igual ao de incidência, independentemente da 
cor da luz incidente (isso pode ser visto imediatamente pelo reflexo de uma imagem 
multicolorida, que NÃO é distorcida).
O ângulo de refração será diferente para a luz vermelha, pois o índice de 
refração de um meio depende da cor da luz incidente. A luz vermelha tem um desvio menor, 
pois o prisma apresenta um índice de refração menor (portanto, mais próximo de 1) para o 
vermelho do que para o azul. 
 A B
 
Profs. Lucia Coutinho e Sergio Jorás
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X
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 Figura 1
Questão 4 (2,0 pontos) 
Faça esta questão após estudar a Aula 4 do Módulo 1. Na Sala de Aula Virtual de ICF1, na 
“Aula 4 – Módulo1” há um exemplo de como trabalhar com espelhos esféricos onde a solução 
é feita passo a passo.
A Figura 2 abaixo mostra um espelho esférico côncavo com vértice em V e seu centro em C. 
Um objeto com a forma de uma seta vertical é colocado na sua frente, mais afastado do que o 
centro. A base da seta coincide com o eixo do espelho.
Considere como escala que cada quadradinho meça 1,0cm X 1,0cm.
Figura 2
a) Construa com o método dos raios a imagem do objeto formada pelo espelho. Para 
auxiliá-lo listamos três passos que você deve seguir:
(0,4 ponto)
 Trace o primeiro raio saindo da extremidade de cima do objeto (seta) passando pelo 
centro do espelho (ponto C) até atingir o espelho. Este raio coincide com a reta 
normal no ponto em que ele toca o espelho. Por isso, seu ângulo de incidência e de 
reflexão serão 0o. O raio refletido coincide, neste caso, com o incidente.
 Determine a localização do foco: ele está no eixo do espelho e equidistante do 
centro C e do vértice V. Trace o segundo raio saindo do mesmo ponto (extremidade 
de cima do objeto) passando pelo foco, até atingir o espelho. Deste ponto, trace um 
raio refletido horizontalmente até cruzar o raio traçado no passo anterior. 
 Saindo também da extremidade de cima do objeto, trace um raio horizontal até o 
espelho. Deste ponto, trace o raio refletido passando pelo foco, até cruzar os raios 
traçados nos itens anteriores. Saindo também da extremidade de cima do objeto, 
trace um raio horizontal até o vértice do espelho. Deste ponto, trace um raio 
refletido horizontalmente até cruzar os raios traçados nos itens anteriores. 
A interseção dos três raios traçados indicará a posição da imagem do ponto de onde eles se 
originam, ou seja, a extremidade superior da seta (objeto). A posição da imagem da base da 
seta estará sobre o eixo do espelho. Assim, a imagem completa do objeto pode ser facilmente 
determinada.
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Note que NÃO é necessário fazer todos os três passos descritos acima, pois a interseção de 
dois deles já determina a posição da imagem. Se seus três raios não se interceptam no mesmo 
ponto, tente ser mais cuidadoso com o traçado.
b) A imagem formada é real ou virtual? Justifique.
(0,2 ponto. Sem justificativa perde tudo) 
A imagem é real porque é formada pelos raios refletidos (e não pelo prolongamento dos 
raios refletidos). Outra explicação é que ela é formada do mesmo lado do objeto (e não 
“atrás” do espelho, como sempre acontece em um espelho plano). 
c) Na figura 2, meça diretamente a distância (o) entre a base do objeto e o vértice do 
espelho (V) e a distância (i) da base da imagem até vértice do espelho (V). Meça 
diretamente, também, o módulo do raio do espelho (R): é a distância entre o centro (C) 
e o vértice (V) do espelho. Transfira para a Tabela 1 as medidas obtidas (por exemplo, 
se a sua distância tem 2 quadrados ela vale 2,0 cm) JUNTAMENTE COM SUAS 
INCERTEZAS EXPERIMENTAIS.
Lembre-se da CONVENÇÃO DE SINAIS: uma imagem real tem . O sinal de é 
sempre positivo, pois o objeto é sempre real.
Tabela 1- Medidas diretas
(0,3 ponto. Sem incerteza perde tudo) 
 (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm)
d) Calcule o aumento transversal, dado por , a partir dos dados da Tabela 1. O 
que o sinal de indica sobre a direção da imagem da seta? Isso é compatível com o que 
você obteve ao determinar a imagem graficamente?
(0,3 ponto. Sem comentar a compatibilidade peede tudo.) 
 
O sinal segativo indica que a imagem é invertida em relação ao objeto. De fato, a imagem 
obtida graficamente está de cabeça para baixo em relação ao objeto. 
e) Calcule a distância horizontal da imagem ao vértice do espelho, utilizando a equação dos 
espelhos esféricos na aproximação paraxial, que é dada por . 
(0,2 ponto) 
f) Obtenha a incerteza na medida indireta de com a seguinte expressão:
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(0,2 ponto) 
g) Transfira para a Tabela 2 os resultados obtidos nos itens e) e f).
Tabela 2-Medidas indiretas
(0,2 ponto)
 (cm) (cm)
a) Os valores indicados para nas tabelas 1 e 2 são compatíveis entre si ou não? 
Justifique sua resposta. 
(0,2 ponto) 
Sim, pois há interseção entre os intervalos de incerteza e .
Profs. Lucia Coutinho e Sergio Jorás
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