provas Optica Moderna

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL / PI
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Centro de Educação Aberta e a Distância – CEAD
Coordenação do Curso de Ciências da Natureza / EaD
Rua Olavo Bilac, 1148 – Centro Sul
CEP 64.001-280 – Teresina-PI
Site: www.cead.ufpi.br 
 
DISCIPLINA: ÓPTICA E NOÇÕES DE FÍSICA MODERNA PARA CIÊNCIAS DA NATUREZA– 60 H (2018.2)
PROFESSOR: ANTONIO ARAÚJO RODRIGUES
	ALUNO (a):
	
	NOTA:
	POLO:
	
	
1ª AVALIAÇÃO ESCRITA INDIVIDUAL (DATA: ____/ ____/ 2018)
(observação: cada questão tem o valor de 1,0 ponto)
1. Um raio de luz, ao cruzar com outro, não interfere na sua propagação. Os Sabres-de-luz de “Star Wars” são constituídos por um feixe de luz continuo, o laser. Logo, existe um erro no filme Star Wars
Este erro pode ser explicado pelo (a):
a) princípio da reversibilidade dos raios de luminosos;
b) princípio da propagação retilínea da luz;
c) refração da luz;
d) princípio da independência dos raios luminosos; 
e) polarização da luz.
2. Um menino de 1,5 m de altura produz uma sombra de 50 cm. No mesmo instante, um prédio próximo ao menino produz uma
 (CÁLCULOS)
sombra de 20 m. A altura do prédio, em metros, é 
a) 20. b) 30. c) 50. d) 60. e) 80. 
3. Admita que o Sol subitamente “morresse”, ou seja, sua luz deixasse de ser emitida. 24 horas após este evento, um eventual sobrevivente, olhando para o céu, sem nuvens, veria:
a) a Lua e as estrelas.
b) somente a Lua.
c) somente estrelas.
d) uma completa escuridão.
e) somente os planetas do sistema solar.
4. Um estudante coloca um pequeno cartaz (figura a) bem próximo e defronte de um espelho esférico côncavo (figura b). Assim fazendo, ele consegue observar a imagem do cartaz formada “dentro” do espelho.
Qual das opções abaixo melhor representa essa imagem, tal como é vista pelo estudante?
5. Diante do espelho plano E encontram-se o observador O e os pontos A, B, C, D, F, G, H e I. Os pontos que serão vistos por reflexão no espelho pelo observador são: (FAÇA O TRAÇADO DE IMAGEM E ESPELHO)
 a) A, B, H e I. 
b) C, D, F e G. 
c) C, D e F. 
d) nenhum
6. Um oftalmologista coloca um cartão de teste a 80 cm atrás dos olhos de um paciente que olha para um espelho plano vertical que está a 3 m à sua frete, como mostra a figura. A distância entre os olhos do paciente e a imagem do cartão é:
a) 300 cm. d) 680 cm.
b) 380 cm. e) 760 cm.
c) 600 cm.
7. A energia relativística do fóton é dada por E = X.c, onde c indica a velocidade da luz. Utilizando conhecimentos de física moderna e análise dimensional, assinale a alternativa correta no tocante à dimensão de X .
a) Força.
b) Massa.
c) Velocidade.
d) Comprimento.
e) Quantidade de movimento.
8. Sendo a velocidade de propagação da luz igual a 3. 108 m/s, a ordem de grandeza da energia de repouso de 1 g de matéria, em J é:
a) 108
b) 109 
c) 1013
d) 1014
e)1015
9. Observe esta figura:
Paulo Sérgio, viajando em sua nave, aproxima-se de uma plataforma espacial, com velocidade de 0,7 c, em que c é a velocidade da luz.
Para se comunicar com Paulo Sérgio, Priscila, que está na plataforma, envia um pulso luminoso em direção à nave. Com base nessas informações, é correto afirmar que a velocidade do pulso medida por Paulo Sérgio é de:
a) 0,7 c. b) 1,0 c. c) 0,3 c. d) 1,7 c.
10. A porta automática de um shopping center, as calculadoras e relógios que funcionam com energia solar são recursos tecnológicos utilizados no dia a dia de uma cidade e que envolvem energia luminosa e cargas elétricas, constituindo o fenômeno físico conhecido como “Efeito Fotoelétrico”.
Sobre esse tema, julgue as afirmativas em VERDADEIRA ou FALSA:
1) A energia luminosa constitui-se de “pacotes discretos” denominados fótons que podem ser considerados partículas de energia.
2) Quando um fóton incide sobre um pedaço de metal e interage com um elétron, este absorve a energia daquele e pode ser arrancado do metal.
3) A velocidade dos elétrons que se desprendem do metal devido à incidência da luz depende da freqüência e da intensidade de luz.
4) A luz tem natureza dual (onda-partícula), sendo o efeito fotoelétrico uma manifestação do aspecto corpuscular.
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DISCIPLINA: ÓPTICA E NOÇÕES DE FÍSICA MODERNA PARA CIÊNCIAS DA NATUREZA– 60 H (2018.2)
PROFESSOR: ANTONIO ARAÚJO RODRIGUES
	ALUNO (a):
	
	NOTA:
	POLO:
	
	
2a CHAMADA
1ª AVALIAÇÃO ESCRITA INDIVIDUAL (DATA: ____/ ____/ 2018)
(observação: cada questão tem o valor de 1,0 ponto)
1. Adotando-se que a velocidade da luz no vácuo vale 3.108 m/s, a energia contida em uma massa de 1 grama
vale:
 
 a) 9.1013 J b) 4,5.1013 J c) 9.1016 J
 d) 4,5.1016 J e) 4,5.1019 J
2. A porta automática de um shopping center, as calculadoras e relógios que funcionam com energia solar são recursos tecnológicos utilizados no dia a dia de uma cidade e que envolvem energia luminosa e cargas elétricas, constituindo o fenômeno físico conhecido como “Efeito Fotoelétrico”. Sobre esse tema, julgue as afirmativas:
1) A energia luminosa constitui-se de “pacotes discretos” denominados fótons que podem ser considerados partículas de energia.
2) Quando um fóton incide sobre um pedaço de metal e interage com um elétron, este absorve a energia daquele e pode ser arrancado do metal.
3) A velocidade dos elétrons que se desprendem do metal devido à incidência da luz depende da freqüência e da intensidade de luz.
4) A luz tem natureza dual (onda-partícula), sendo o efeito fotoelétrico uma manifestação do aspecto corpuscular.
3. Um astronauta é colocado a bordo de uma espaçonave e enviado para uma estação espacial a uma velocidade constante v = 0,8 c, onde c é a velocidade da luz no vácuo. No referencial da espaçonave, o tempo transcorrido entre o lançamento e a chegada na estação espacial foi de 12 meses. Qual o tempo transcorrido no referencial da Terra, em meses?
4. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que aparecem.
De acordo com a relatividade restrita, é ___________ atravessarmos o diâmetro da Via Láctea, uma distância de aproximadamente 100 anos-luz (equivalente a 1018m), em um intervalo de tempo bem menor que 100 anos. Isso pode ser explicado pelo fenômeno de ___________ do comprimento, como visto pelo viajante, ou ainda pelo fenômeno de ___________ temporal, como observado por quem está em repouso em relação à galáxia.
a) impossível – contração – dilatação
b) possível – dilatação – contração
c) possível – contração – dilatação
d) impossível – dilatação – contração
e) impossível – contração – contração
5. O arco-íris é um fenômeno ótico em que a luz solar incide nas gotículas de água suspensas na atmosfera, gerando as cores do
espectro eletromagnético. Nesse fenômeno, em que ordem ocorrem os processos físicos envolvidos?
a) Refração, dispersão, reflexão e refração.
b) Dispersão, refração, reflexão e refração.
c) Dispersão, reflexão, refração e transmissão.
d) Refração, dispersão, transmissão e refração.
e) Refração, reflexão, refração e dispersão.
6. Numa aula de física foi comentada a situação esquematizada abaixo, onde motorista e passageiro conversam olhando no espelho retrovisor interno do carro.  
Com esse exemplo, o professor pretendia demonstrar uma aplicação da (o):
a) reflexão difusa.
b) fenômeno da difração.
c) princípio da reflexão.d) princípio da reversibilidade da Luz.
7. Um pequeno objeto é colocado sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, a 40 cm de seu vértice, conforme a figura abaixo (sem escala). O espelho obedece às condições de Gauss e seu raio de curvatura mede 4,00 m. A imagem desse objeto
a) é virtual e se localiza a 0,50 m do vértice do espelho.
b) é real e se localiza a 0,50 m do vértice do espelho.
c) é virtual e se localiza a 2,50 m do vértice do espelho.
d) é real e se localiza a 2,50 m do vértice do espelho. 
e) é virtual e se localiza a 0,40 m do vértice do espelho.
8. Os corpos que permitem a passagem parcial da luz se chamam: 
a) opacos; b) transparentes; c) translúcidos; 
d) luminosos; e) iluminados
9. Uma garota, para observar seu penteado, coloca-se em frente a um espelho plano de parede, situado a 40 cm de uma flor presa na parte de trás dos seus cabelos. Buscando uma visão melhor do arranjo da flor no cabelo, ela segura, com uma das mãos, um pequeno espelho plano atrás da cabeça, a 15 cm da flor.
A menor distância entre a flor e sua imagem, vista pela garota no espelho de parede, está próxima de:
a) 55 cm. b) 70 cm. c) 95 cm. d) 110 cm. e) 125 cm.
10. Um espelho é colocado junto a um livro onde estão escritas as palavras OXIDO DE COBRE, conforme mostra a figura.
Essas palavras, lidas através do espelho, apresentam-se da forma
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DISCIPLINA: ÓPTICA E NOÇÕES DE FÍSICA MODERNA PARA CIÊNCIAS DA NATUREZA– 60 H (2018.2)
PROFESSOR: ANTONIO ARAÚJO RODRIGUES
	ALUNO (a):
	
	NOTA:
	POLO:
	
	
EXAME FINAL
 (DATA: ____/ ____/ 2018)
(observação: cada questão tem o valor de 1,0 ponto)
1. Numa garagem existem espelhos planos nas paredes para que os carros sejam estacionados de ré sem danificar a parede com pequenas batidas. Um motorista, ao estacionar o seu carro olhando para o espelho na parede, vê a imagem dos algarismos e letras da placa do carro como está indicado a seguir: 
A chapa do carro é:
a) 9338478 b) BTF 8339 c) FTB 8336 d) BTF 8336
2. Um estudante pretende observar inteiramente uma árvore de 10,80 m de altura, usando um espelho plano de 80,0 cm.
O estudante consegue seu objetivo quando o espelho está colocado a 5,0 m de distância da árvore. A distância mínima entre o espelho e o estudante é:
a) 0,40 m b) 0,50 m c) 0,20 m d)0,60m e) 0,80 m
3. Uma equipe de cientistas lançará uma expedição ao Titanic para criar um detalhado mapa 3D que “vai tirar virtualmente, o Titanic do fundo do mar para o público”. A expedição ao local, a 4 quilômetros de profundidade no Oceano Atlântico, está sendo apresentada como a mais sofisticada expedição científica ao Titanic.
 
Ela utilizará tecnologias de imagem e sonar que nunca tinham sido aplicadas ao navio, para obter o mais completo inventário de seu conteúdo. Esta complementação é necessária em razão das condições do navio, naufragado há um século.
O Estado de São Paulo, Disponível em: http://estadao.com.br.
Acesso em: 27 jul.2010(adaptado) 
No problema apresentado para gerar imagens através das camadas de sedimentos depositados no navio, o sonar é mais adequado, pois a
a) propagação de luz na água ocorre a uma velocidade maior que a do som neste meio.
b) absorção de luz ao longo de uma camada de água é facilitada enquanto a absorção do som não.
c) refração de luz a uma grande profundidade acontece com uma intensidade menor que a do som.
d) atenuação da luz nos materiais analisados é distinta da atenuação de som nestes mesmos materiais.
e) reflexão da luz nas camadas de sedimentos é menos intensa do que a reflexão do som neste material.
4. Na “sala dos espelhos” de um parque, Maria se diverte observando suas imagens em diferentes espelhos.
 
No primeiro, a imagem formada é invertida e aumentada; no segundo, invertida e reduzida e, no terceiro, direita e reduzida. O primeiro, o segundo e o terceiro espelhos são, respectivamente,
a) convexo, convexo e côncavo. b) côncavo, convexo e convexo.
c) convexo, côncavo e côncavo. d) côncavo, convexo e côncavo.
e) côncavo, côncavo e convexo.
5. O estudo da luz e dos fenômenos luminosos sempre atraiu os pensadores desde a antiga Grécia. Muitas são as aplicações dos espelhos e lentes, objetos construídos a partir dos estudos realizados em Óptica. A figura representa um periscópio, instrumento que permite a observação de objetos mesmo que existam obstáculos opacos entre o observador e uma região ou objeto que se deseja observar.
Considere que, nesse periscópio, E1 e E2 são espelhos planos
.A respeito do periscópio e dos fenômenos luminosos que a ele podem ser associados são feitas as afirmativas:
I. A colocação de espelhos planos, como indicada na figura, permite que a luz proveniente da árvore atinja o observador comprovando o princípio da propagação retilínea da luz.
II. O ângulo de incidência do raio de luz no espelho E1 é congruente ao ângulo de reflexão nesse mesmo espelho.
III. Como os espelhos E1 e E2 foram colocados em posições paralelas, os ângulos de incidência do raio de luz no espelho E1 e de reflexão no espelho E2 são congruentes entre si.
Dessas afirmativas, quais delas são verdadeiras?
6. Segundo uma obra de ficção, o Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, CERN, teria recentemente produzido vários gramas de antimatéria. Sabe-se que, na reação de antimatéria com igual quantidade de matéria normal, a massa total m é transformada em energia E, de acordo com a equação E = mc2, onde c e a velocidade da luz no vácuo
.
a) Com base nessas informações, quantos joules de energia seriam produzidos pela reação 1 g de antimatéria com 1 g de matéria?
b) Supondo que a reação matéria-antimatéria ocorra numa fração de segundo (explosão), a quantas “Little Boy” (a bomba nuclear lançada em Hiroshima, em 6 de agosto de 1945) corresponde a energia produzida nas condições do item a)?
c) Se a reação matéria-antimatéria pudesse ser controlada e a energia produzida na situação descrita em a) fosse totalmente convertida em energia elétrica, por quantos meses essa energia poderia suprir as necessidades de uma pequena cidade que utiliza, em média, 9 MW de potência elétrica?
7. A descoberta do efeito fotoelétrico e sua explicação pelo físico Albert Einstein, em 1905, teve grande importância para a compreensão mais profunda da natureza da luz. No efeito fotoelétrico, os fotoelétrons são emitidos, de um cátodo C, com energia cinética que depende da freqüência da luz incidente e são coletados pelo ânodo A, formando a corrente I mostrada.
Atualmente, alguns aparelhos funcionam com base nesse efeito e um exemplo muito comum é a fotocélula utilizada na construção de circuitos elétricos para ligar/desligar as lâmpadas dos postes de rua.
Considere que em um circuito foi construído conforme a figura e que o cátodo é feito de um material com função trabalho W= 3,0 eV (elétron-volt). Se um feixe de luz incide sobre C,então o valor de freqüência f da luz para que sejam, sem qualquer outro efeito, emitidos fotoelétrons com energia cinética máxima Ec = 3,6 eV, em hertz, vale: 
Dados: h = 6,6.10-34J.s; 1 eV = 1,6.10-19J
8. Os postulados da Teoria da Relatividade dizem que a velocidade da luz no vácuo é a mesma em todos os sistemas inerciais de referência e que as leis da Física são idênticasem relação a qualquer referencial inercial. 
A partir desse postulados, Einstein mostrou que o espaço;
a) permanece constante e o tempo se dilata.
b) se contrai e o tempo permanece constante.
c) se contrai e o tempo se dilata.
d) se dilata e o tempo se anula.
e) se dilata e o tempo se contrai.
9. Para comprovar a Teoria da Relatividade foi realizado um experimento mental que contou com a participação de irmãos gêmeos. Um dos irmãos, Flávio, foi enviado para uma viagem espacial a outra galáxia em uma nave que atingiu a velocidade de luz, enquanto o seu irmão, Fábio, permaneceu na Terra. 
De acordo com essa teoria, ao retornar de sua viagem, Flávio será mais
a) alto que Fábio 
b) baixo que Fábio
c) magro que Fábio
d) novo que Fábio
e) velho que Fábio
10. A relatividade proposta por Galileu e Newton na Física Clássica é reinterpretada pela Teoria da Relatividade Restrita, proposta por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, que é revolucionária porque mudou as idéias sobre o espaço e o tempo, uma vez que a anterior era aplicada somente a referenciais inerciais. Em 1915, Einstein propôs a Teoria Geral da Relatividade válida para todos os referenciais (inerciais e não inerciais). 
Ainda acerca do assunto tratado no texto, resolva a seguinte situação-problema: Considere uma situação “fictícia”, que se configura como uma exemplificação da relatividade do tempo.
Um grupo de astronautas decide viajar numa nave espacial, ficando em missão durante seis anos, medidos no relógio da nave.
 
Quando retornam a Terra, verifica-se que aqui se passaram alguns anos.
Considerando que c é a velocidade da luz no vácuo e que a velocidade média da nave é 0,8c, é correto afirmar que, ao retornarem a Terra, se passaram:
a) 20 anos b) 10 anos c) 30 anos d) 12 anos e) 6 anos
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	ALUNO (a):
	
	NOTA:
	POLO:
	
	
2a CHAMADA
EXAME FINAL
 (DATA: ____/ ____/ 2018)
(observação: cada questão tem o valor de 1,0 ponto)
1. Um astronauta é colocado a bordo de uma espaçonave e enviado para uma estação espacial a uma velocidade constante v = 0,8 c, onde c é a velocidade da luz no vácuo. No referencial da espaçonave, o tempo transcorrido entre o lançamento e a chegada na estação espacial foi de 12 meses. Qual o tempo transcorrido no referencial da Terra, em meses?
2. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que aparecem.
De acordo com a relatividade restrita, é ___________ atravessarmos o diâmetro da Via Láctea, uma distância de aproximadamente 100 anos-luz (equivalente a 1018m), em um intervalo de tempo bem menor que 100 anos. Isso pode ser explicado pelo fenômeno de ___________ do comprimento, como visto pelo viajante, ou ainda pelo fenômeno de ___________ temporal, como observado por quem está em repouso em relação à galáxia.
a) impossível – contração – dilatação
b) possível – dilatação – contração
c) possível – contração – dilatação
d) impossível – dilatação – contração
e) impossível – contração – contração
3. Para comprovar a Teoria da Relatividade foi realizado um experimento mental que contou com a participação de irmãos gêmeos. Um dos irmãos, Flávio, foi enviado para uma viagem espacial a outra galáxia em uma nave que atingiu a velocidade de luz, enquanto o seu irmão, Fábio, permaneceu na Terra. 
De acordo com essa teoria, ao retornar de sua viagem, Flávio será mais
a) alto que Fábio 
b) baixo que Fábio
c) magro que Fábio
d) novo que Fábio
e) velho que Fábio
4. porta automática de um shopping center, as calculadoras e relógios que funcionam com energia solar são recursos tecnológicos utilizados no dia a dia de uma cidade e que envolvem energia luminosa e cargas elétricas, constituindo o fenômeno físico conhecido como “Efeito Fotoelétrico”.
Sobre esse tema, julgue as afirmativas em VERDADEIRA ou FALSA:
1) A energia luminosa constitui-se de “pacotes discretos” denominados fótons que podem ser considerados partículas de energia.
2) Quando um fóton incide sobre um pedaço de metal e interage com um elétron, este absorve a energia daquele e pode ser arrancado do metal.
3) A velocidade dos elétrons que se desprendem do metal devido à incidência da luz depende da freqüência e da intensidade de luz.
4) A luz tem natureza dual (onda-partícula), sendo o efeito fotoelétrico uma manifestação do aspecto corpuscular.
5. Uma estrela está a 5000 anos-luz da terra. Pode-se dizer que:
a) A estrela está a 5000 km da terra;
b) Daqui a 5000 anos a radiação da estrela não será mais observada na terra;
c) A radiação recebida hoje na Terra foi emitida pela estrela há 5000 anos;
d) Hoje, a estrela está a 5000 anos-luz da Terra;
6. Um periscópio é um instrumento óptico constituído basicamente por dois espelhos planos, fixos no interior de um tubo, conforme mostra a figura.
Um estudante utiliza um periscópio para observar a placa de indicação afixada na porta do laboratório de Física. Na placa está escrita a palavra FÍSICA.
Que imagem da palavra o estudante verá?
7. Um estudante coloca um pequeno cartaz (figura a) bem próximo e defronte de um espelho esférico côncavo (figura b). Assim fazendo, ele consegue observar a imagem do cartaz formada “dentro” do espelho.
Qual das opções abaixo melhor representa essa imagem, tal como é vista pelo estudante?
8. Diante do espelho plano E encontram-se o observador O e os pontos A, B, C, D, F, G, H e I. Os pontos que serão vistos por reflexão no espelho pelo observador são: (FAÇA O TRAÇADO DE IMAGEM E ESPELHO)
 a) A, B, H e I. 
b) C, D, F e G. 
c) C, D e F. 
d) nenhum
9. Um oftalmologista coloca um cartão de teste a 80 cm atrás dos olhos de um paciente que olha para um espelho plano vertical que está a 3 m à sua frete, como mostra a figura. A distância entre os olhos do paciente e a imagem do cartão é:
a) 300 cm. d) 680 cm.
b) 380 cm. e) 760 cm.
c) 600 cm.
10. O arco-íris é um fenômeno ótico em que a luz solar incide nas gotículas de água suspensas na atmosfera, gerando as cores do
espectro eletromagnético. Nesse fenômeno, em que ordem ocorrem os processos físicos envolvidos?
a) Refração, dispersão, reflexão e refração.
b) Dispersão, refração, reflexão e refração.
c) Dispersão, reflexão, refração e transmissão.
d) Refração, dispersão, transmissão e refração.
e) Refração, reflexão, refração e dispersão.