Introdução à Ciências Físicas - AD1 - UFRJ

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IF/UFRJ 
Introdução às Ciências Físicas I 
1​o​ Semestre de 2018 
AD1 de ICF1 
 
 AD1 de ICF1 – 2018.1 
 
 
 
Polo:​______________________ 
Data:​______________________ 
Curso​:_____________________ 
 
 
Questão Nota Rubrica 
1​a 
2​a 
3​a 
4​a 
Total 
 
 
Nome Legível: ​__________________________________ 
 
Assinatura: ____________________________________ 
 
Instruções 
Faça a AD1 à medida que você for estudando​. 
Não dispense a ajuda da tutoria presencial, nem da tutoria à 
distância para fazer a sua AD1. Você pode entrar em contado com 
os tutores à distância pelo telefone 0800-2823939 e diretamente 
pela ferramenta da plataforma denominada “Sala de Conferência” 
ou Chat”, nos horários disponíveis. Ou ainda pelas ferramentas da 
plataforma denominadas “Fórum” e “Sala de Tutoria”, onde você 
pode colocar a sua dúvida e ter uma resposta da nossa equipe em 
até 24h durante a semana. Quando a dúvida é colocada de sexta à 
noite até domingo, respondemos até a segunda-feira seguinte. 
 
Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud 1 
 
 
 
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Esta AD contém três (03) questões. Ela deve ser entregue conforme 
as instruções de seu tutor presencial! 
 
 
RESPONDA AS QUESTÕES NOS ESPAÇOS RESERVADOS, 
LOGO ABAIXO DE CADA ITEM​. 
 
 
Questão 1 ​(4,0 pontos) 
Só ganham pontos na questão os alunos que fizeram o 
Laboratório 1, portanto, espere para começar a resolver a 
questão depois de ir ao polo para fazer os experimentos desse 
laboratório. ​Recomendamos que você faça essa questão 
imediatamente após a realização do laboratório 1. 
 
Os cientistas utilizam o método científico para descobrir as Leis da 
Natureza. Na Prática 1 você realizou o experimento 1 para 
descobrir um modelo para a propagação da luz em um meio 
homogêneo. Com esta finalidade, foram obtidas, de duas formas 
diferentes, o diâmetro da mancha luminosa produzida pela luz que 
atravessava um orifício circular. Na primeira forma, o diâmetro da 
mancha foi obtido utilizando as equações do modelo proposto. 
 
a) Qual o modelo proposto para a propagação da luz em um meio 
homogêneo? Escreva a equação do modelo que permite obter o 
diâmetro da mancha luminosa. 
 
 
 
 
 
 
b) Escreva as equações utilizadas para se obter a incerteza 
experimental do diâmetro da mancha luminosa obtida com a 
equação do modelo (​incerteza indireta​). 
 
 
 
 
 
 
Profs. Germano Penello e Lucas Sigaud 2 
 
 
 
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c) Complete a Tabela 1 com as medidas experimentais que você 
realizou para obter, com a equação do modelo, o diâmetro da 
mancha luminosa. ​Não esqueça de colocar as incertezas 
destas medidas​. Considere apenas duas posições do anteparo. 
Utilize a primeira linha da tabela para identificar as medidas​. 
 
 
Tabela 1 
 
 
 
 
d) Calcule, no espaço abaixo, com a equação do item (a), os 
diâmetros das manchas. Transfira para a Tabela 2. ​Utilize a 
primeira linha da tabela para identificar as medidas​. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e) Calcule, ​no espaço abaixo​, a incerteza experimental associada 
ao diâmetro de uma das manchas luminosas obtido no item 
anterior. Calcule as incertezas dos outros diâmetros em um 
rascunho (não é necessário entregá-lo) e transfira ​todos os 
valores finais​ para a Tabela 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 2 
 
 
 
 
f) Para comprovar o modelo da propagação retilínea da luz foi 
necessário obter o diâmetro da mancha luminosa de uma 
segunda maneira. Qual foi esta outra maneira utilizada para se 
obter o diâmetro da mancha? 
 
 
 
 
 
g) Coloque estes valores do diâmetro da mancha ​com as suas 
incertezas experimentais (​incerteza direta​) na Tabela 3. 
Utilize a primeira linha da tabela para identificar as medidas​. 
 
Tabela 3 
 
 
 
 
Você aprendeu que ​toda medida experimental tem incerteza​, 
seja ela medida direta ou indiretamente. Podemos representar a 
faixa de valores associada à medida de uma grandeza por um 
intervalo de números reais. Quando precisamos comparar duas 
medidas experimentais para saber se há uma boa probabilidade 
das medidas serem consideradas iguais, procuramos ver ​se há 
interseção entre as faixas que representam essas medidas​. 
Relembrando, um intervalo é representado da seguinte maneira: 
I​1​ = [19,5 ; 20,5] cm 
 
h) Os intervalos [19,3 ; 20,4](cm) e [19,8 ; 20,3](cm) representam as 
faixas de valores associadas à medida da maior dimensão de um 
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livro obtidas por duas pessoas diferentes. Marque a resposta 
correta. Justifique a sua resposta. 
1) As medidas obtidas são iguais. 
2) As medidas obtidas são diferentes. 
3) Existe uma boa probabilidade das medidas serem iguais. 
 
 
 
 
 
 
i) Repita o item acima para os intervalos [19,3 ; 19,7](cm) e 
[19,9 ; 20,4](cm) 
1) As medidas obtidas são iguais. 
2) As medidas obtidas são diferentes. 
3) Existe uma boa probabilidade das medidas serem iguais. 
 
 
 
 
 
 
 
Faça os 2 itens abaixo para a primeira posição b do anteparo. 
j) Escreva o intervalo ​I​3 associado à faixa de valores da medida do 
diâmetro da mancha luminosa obtida pelas equações do modelo. 
Escreva o intervalo ​J​3 ​associado à faixa de valores da medida do 
diâmetro da mancha luminosa obtida com uma medida direta. 
Represente esses intervalos na semirreta a seguir. ​TRABALHE 
COM UMA ESCALA RAZOÁVEL. Não se esqueça das 
unidades​! 
 
 
 
 
 
 
x 
 
 
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k) Existe interseção entre os intervalos​ I​3​ e J​3 ​obtidos no item 
acima? Em caso afirmativo, escreva abaixo o intervalo ​I​3​ ∩ J​3 
(​por exemplo: [1.3 cm, 1.5 cm]​) . 
 
 
 
 
 
 
Faça os 2 itens abaixo para a segunda posição b do anteparo. 
 
l) Escreva o intervalo ​I​4 ​associado à faixa de valores da medida do 
diâmetro da mancha luminosa obtida pelas equações do modelo. 
Escreva o intervalo ​J​4 ​associado à faixa de valores da medida do 
diâmetro da mancha luminosa obtida com a medida direta. 
Represente esses intervalos na semirreta a seguir. ​TRABALHE 
COM UMA ESCALA RAZOÁVEL. Não se esqueça das 
unidades! 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
 
m) Existe interseção entre os intervalos ​I​4 ​e J​4 ​obtidos no item 
acima? Em caso afirmativo, escreva abaixo o intervalo ​I​4 ∩ J​4 
(​por exemplo: [1.3 cm, 1.5 cm]​). 
 
 
 
 
 
 
 
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n) Nos itens (k) e (m) você comparou as medidas experimentais 
obtidas pelo modelo proposto com as medidas diretas da 
mancha no anteparo. Discuta a compatibilidade entre ​esses 
resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
o) Quais os experimentos da Prática1 ​não podem ser explicados 
pela Óptica Geométrica? ​Como pode-se explicar os 
resultados destes experimentos​? 
 
 
 
 
 
 
 
 
p) O que acontece com ​o raio e com a área da mancha no 
anteparo se a distância ​entre a fonte e o orifício circular 
aumentar em 10%? Escreva seus cálculos no espaço abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Questão 2 ​(2,0 pontos) 
Leia atentamente a ​Aula 2 do Módulo 1 de ICF1 e observe a Figura 1. Em cada um 
dos casos abaixo, está representada a incidência de um raio luminoso em uma 
superfície de interface entre dois meios, 1 e 2. Contudo, ​há em todas as figuras um 
erro no traçado. Nas quatro situações abaixo, identifique claramente onde está o erro, 
justificando detalhadamente no espaço abaixo e apresentando ​NA PRÓPRIA FIGURA 
como deveria ser a versão correta. Nos desenhos, a interface está representada de 
preto com traçado grosso, a normal N está representada de cinza, o raio incidente A 
de azul, o raio refletido B de verde e o raio refratado C de vermelho. Considere n​1 < n​2​, 
para todos os casos​. 
 
Figura 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Questão 3 ​(4,0 pontos) 
Antes de fazer esta questão estude a Aula 2 do Módulo 1 e preste atenção ao 
realizar o experimento 4, pois você trabalhará com uma lente de acrílico. 
 
 
 
 
 
A figura 2 mostra o corte transversal de uma lente de vidro formada por uma 
superfície plana e por uma superfície cilíndrica cujo centro está em 
C. O índice de refração do ar vale 1,0 e o índice de refração da lente vale 1,6. 
Um raio luminoso (raio 1) incide no ponto O formando um ângulo de incidência 
com a normal a este ponto.θ1 = 0
o 
 
a) Desenhe a normal no ponto O. 
b) Desenhe o raio 1 que incide na superfície plana AB da lente no ponto O. 
c) Denominaremos o raio refratado na superfície plana AB de raio 2. 
Desenhe o raio 2 na figura 2. Justifique sua resposta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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d) Desenhe a normal à superfície cilíndrica AB no ponto onde o raio 2 
incide. 
e) Meça com um transferidor o ângulo de incidência do raio 2 na superfície 
cilíndrica AB e anote seu valor aqui. Indique esse valor no desenho 
como .θ2 
 
 
 
f) Denominaremos o raio refletido na superfície cilíndrica AB de raio 3. 
Desenhe o raio 3 na figura 2, indicando seu ângulo de reflexão como .θ3 
 
 
 
 
g) Calcule o ângulo de refração do raio 2 com a superfície cilíndrica AB.θ4 
 
 
 
 
 
 
h) Denominaremos o raio refratado na superfície cilíndrica AB de raio 4. 
Desenhe o raio 4 na figura 2, indicando o ângulo .θ4 
i) Qual o maior valor possível para o ângulo de incidência do raio 2 na θ2 
superfície cilíndrica AB para que ainda haja o raio refratado nesse 
ponto? 
 
 
 
 
 
 
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