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Página 1 de 31 @prof.aruadias LISTA DE EXERCÍCIOS – FÍSICA – ÓPTICA – ESPELHOS ESFÉRICOS 1. (Eear 2019) Uma árvore de natal de 50 𝑐𝑚 de altura foi colocada sobre o eixo principal de um espelho côncavo, a uma distância de 25 𝑐𝑚 de seu vértice. Sabendo-se que o espelho possui um raio de curvatura de 25 𝑐𝑚, com relação a imagem formada, pode-se afirmar corretamente que: a) É direita e maior do que o objeto, estando a 20 𝑐𝑚 do vértice do espelho. b) É direita e maior do que o objeto, estando a 25 𝑐𝑚 do vértice do espelho. c) É invertida e maior do que o objeto, estando a 25 𝑐𝑚 do vértice do espelho. d) É invertida e do mesmo tamanho do objeto, estando a 25 𝑐𝑚 do vértice do espelho. 2. (Fuvest 1992) A imagem de um objeto forma-se a 40 cm de um espelho côncavo com distância focal de 30 cm. A imagem formada situa-se sobre o eixo principal do espelho, é real, invertida e tem 3 cm de altura. a) Determine a posição do objeto. b) Construa o esquema referente à questão representando objeto, imagem, espelho e raios utilizados e indicando as distâncias envolvidas. 3. (Uerj 2015) Um lápis com altura de 20𝑐𝑚 é colocado na posição vertical a 50𝑐𝑚 do vértice de um espelho côncavo. A imagem conjugada pelo espelho é real e mede 5𝑐𝑚. Calcule a distância, em centímetros, da imagem ao espelho. 4. (Mackenzie 2019) O espelho bucal, utilizado por dentistas, é um instrumento que pode ser feito com um espelho plano ou esférico. Um dentista, a fim de obter uma imagem ampliada de um dente específico, deve utilizar um espelho bucal a) côncavo, sendo colocado a uma distância do dente menor que a distância focal. b) côncavo, sendo colocado a uma distância do dente entre o foco e o centro de curvatura. c) convexo, sendo colocado a uma distância do dente entre o foco e o centro de curvatura. Página 2 de 31 @prof.aruadias d) plano. e) convexo, sendo colocado a uma distância do dente menor que a distância focal. 5. (G1 - ifsul 2019) Um objeto real linear é colocado a 60 𝑐𝑚 de um espelho esférico, perpendicularmente ao eixo principal. A altura da imagem fornecida pelo espelho é 4 vezes maior que o objeto e é virtual. Com base nisso, é correto afirmar que esse espelho e a medida do seu raio de curvatura são, respectivamente, a) convexo e 160 𝑐𝑚. b) côncavo e 80 𝑐𝑚. c) convexo e 80 𝑐𝑚. d) côncavo e 160 𝑐𝑚. 6. (Unesp 2009) Um estudante compra um espelho retrovisor esférico convexo para sua bicicleta. Se ele observar a imagem de seu rosto conjugada com esse espelho, vai notar que ela é sempre a) direita, menor que o seu rosto e situada na superfície do espelho. b) invertida, menor que o seu rosto e situada atrás da superfície do espelho. c) direita, menor que o seu rosto e situada atrás da superfície do espelho. d) invertida, maior que o seu rosto e situada atrás na superfície do espelho. e) direita, maior que o seu rosto e situada atrás da superfície do espelho. 7. (G1 - ifsul 2016) Um objeto linear é colocado diante de um espelho côncavo, perpendicularmente ao eixo principal. Sabe-se que a distância do objeto ao espelho é quatro vezes maior que a distância focal do espelho. A imagem conjugada por este espelho é a) virtual, invertida e maior que o objeto. b) virtual, direita, e menor que o objeto. c) real, invertida, menor que o objeto. d) real, direita e maior que o objeto. 8. (Ufsm 2012) A figura de Escher, “Mão com uma esfera espelhada”, apresentada a seguir, foi usada para revisar propriedades dos espelhos esféricos. Então, preencha as lacunas. Página 3 de 31 @prof.aruadias A imagem na esfera espelhada é ___________; nesse caso, os raios que incidem no espelho são ___________ numa direção que passa pelo __________ principal, afastando-se do __________ principal do espelho. A sequência correta é a) virtual – refletidos – foco – eixo. b) real – refratados – eixo – foco. c) virtual – refletidos – eixo – eixo. d) real – refletidos – eixo – foco. e) virtual – refratados – foco – foco. 9. (Fuvest 2015) Luz solar incide verticalmente sobre o espelho esférico convexo visto na figura abaixo. Os raios refletidos nos pontos 𝐴, 𝐵 e 𝐶 do espelho têm, respectivamente, ângulos de reflexão 𝜃𝐴, 𝜃𝐵 e 𝜃𝐶 tais que a) 𝜃𝐴 > 𝜃𝐵 > 𝜃𝐶 b) 𝜃𝐴 > 𝜃𝐶 > 𝜃𝐵 c) 𝜃𝐴 < 𝜃𝐶 < 𝜃𝐵 d) 𝜃𝐴 < 𝜃𝐵 < 𝜃𝐶 e) 𝜃𝐴 = 𝜃𝐵 = 𝜃𝐶 Página 4 de 31 @prof.aruadias 10. (Mackenzie 2009) Um objeto real se encontra sobre o eixo principal de um espelho côncavo, de distância focal 10cm, e a 20cm do vértice do espelho. Sendo obedecidas as condições de Gauss, sua imagem é: a) real e direta. b) real e invertida. c) virtual e direta. d) virtual e invertida. e) imprópria, localizada no infinito. 11. (Enem 2ª aplicação 2010) Os espelhos retrovisores, que deveriam auxiliar os motoristas na hora de estacionar ou mudar de pista, muitas vezes causam problemas. É que o espelho retrovisor do lado direito, em alguns modelos, distorce a imagem, dando a impressão de que o veículo está a uma distância maior do que a real. Este tipo de espelho, chamado convexo, é utilizado com o objetivo de ampliar o campo visual do motorista, já que no Brasil se adota a direção do lado esquerdo e, assim, o espelho da direita fica muito mais distante dos olhos do condutor. Disponível em: http://noticias.vrum.com.br. Acesso em: 3 nov. 2010 (adaptado). Sabe-se que, em um espelho convexo, a imagem formada está mais próxima do espelho do que este está do objeto, o que parece estar em conflito com a informação apresentada na reportagem. Essa aparente contradição é explicada pelo fato de a) a imagem projetada na retina do motorista ser menor do que o objeto. b) a velocidade do automóvel afetar a percepção da distância. c) o cérebro humano interpretar como distante uma imagem pequena. d) o espelho convexo ser capaz de aumentar o campo visual do motorista. e) o motorista perceber a luz vinda do espelho com a parte lateral do olho. 12. (Uerj 2014) Um lápis é colocado perpendicularmente à reta que contém o foco e o vértice de um espelho esférico côncavo. Considere os seguintes dados: - comprimento do lápis = 10 cm; - distância entre o foco e o vértice = 40 cm; - distância entre o lápis e o vértice = 120 cm. Calcule o tamanho da imagem do lápis. 13. (Uemg 2019) Ao posicionar a mão à frente de um espelho esférico, Alice verificou a imagem da sua mão conforme a figura a seguir: Página 5 de 31 @prof.aruadias O tipo de imagem formada da mão e o espelho utilizado são, respectivamente: a) Virtual e côncavo. b) Virtual e convexo. c) Real e convexo. d) Real e côncavo. 14. (Famerp 2021) A figura mostra um objeto luminoso colocado sobre o eixo principal de um espelho esférico côncavo, que obedece às condições de Gauss, e dois raios de luz, 1 e 2, que partem do objeto e incidem na superfície refletora do espelho. Considere que o raio 1 seja paralelo ao eixo principal do espelho e que os pontos C, F e V correspondam, respectivamente, ao centro de curvatura, ao foco principal e ao vértice do espelho. a) Na figura a seguir, esboce as trajetórias dos raios 1 e 2 após refletirem no espelho. Página 6 de 31 @prof.aruadias b) Sabendo que a distância focal do espelho é 30 𝑐𝑚, que a distância do objeto ao espelho é 90 𝑐𝑚 e que a altura do objeto é 6,0 𝑐𝑚, calcule a distância da imagem ao espelho e a altura da imagem, ambas em centímetros. 15. (Ufal 2010) Um palito de fósforo, de 8 cm de comprimento, é colocado a 80 cm de distância de um espelho esférico convexo. A imagem do palito possui comprimento de 1,6 cm e a mesma orientação deste. Pode-se concluir que o valor absoluto da distância focal do espelhovale: a) 10 cm b) 20 cm c) 30 cm d) 40 cm e) 50 cm 16. (Ufjf 2010) Por motivos de segurança, a eficiência dos faróis tem sido objeto de pesquisa da indústria automobilística. Em alguns automóveis, são adotados faróis cujo sistema óptico é formado por dois espelhos esféricos E1 e E2 como mostra a figura. Com base na figura, é correto afirmar que a localização da lâmpada está: a) nos focos de E1 e de E2. b) no centro de curvatura de E1 e no foco de E2. c) nos centros de curvatura de E1 e de E2. d) no foco de E1 e no centro de curvatura de E2. e) em qualquer ponto entre E1 e E2. 17. (Unicamp 2017) Em uma animação do Tom e Jerry, o camundongo Jerry se assusta ao ver sua imagem em uma bola de Natal cuja superfície é refletora, como mostra a reprodução abaixo. Página 7 de 31 @prof.aruadias É correto afirmar que o efeito mostrado na ilustração não ocorre na realidade, pois a bola de Natal formaria uma imagem a) virtual ampliada. b) virtual reduzida. c) real ampliada. d) real reduzida. 18. (Uel 2011) Considere a figura a seguir. Com base no esquema da figura, assinale a alternativa que representa corretamente o gráfico da imagem do objeto AB, colocado perpendicularmente ao eixo principal de um espelho esférico convexo. a) b) Página 8 de 31 @prof.aruadias c) d) e) 19. (Unesp 2016) Quando entrou em uma ótica para comprar novos óculos, um rapaz deparou-se com três espelhos sobre o balcão: um plano, um esférico côncavo e um esférico convexo, todos capazes de formar imagens nítidas de objetos reais colocados à sua frente. Notou ainda que, ao se posicionar sempre a mesma distância desses espelhos, via três diferentes imagens de seu rosto, representadas na figura a seguir. Em seguida, associou cada imagem vista por ele a um tipo de espelho e classificou-as quanto às suas naturezas. Uma associação correta feita pelo rapaz está indicada na alternativa: a) o espelho 𝐴 é o côncavo e a imagem conjugada por ele é real. b) o espelho 𝐵 é o plano e a imagem conjugada por ele é real. c) o espelho 𝐶 é o côncavo e a imagem conjugada por ele é virtual. d) o espelho 𝐴 é o plano e a imagem conjugada por ele é virtual. e) o espelho 𝐶 é o convexo e a imagem conjugada por ele é virtual. 20. (Mackenzie 2015) Uma garota encontra-se diante de um espelho esférico côncavo e observa que a imagem direita de seu rosto é ampliada duas vezes. O rosto da garota só pode estar a) entre o centro de curvatura e o foco do espelho côncavo. b) sobre o centro de curvatura do espelho côncavo. Página 9 de 31 @prof.aruadias c) entre o foco e o vértice do espelho côncavo. d) sobre o foco do espelho côncavo. e) antes do centro de curvatura do espelho côncavo. 21. (Uff 2010) A figura mostra um objeto e sua imagem produzida por um espelho esférico. Escolha a opção que identifica corretamente o tipo do espelho que produziu a imagem e a posição do objeto em relação a esse espelho. a) O espelho é convexo e o objeto está a uma distância maior que o raio do espelho. b) O espelho é côncavo e o objeto está posicionado entre o foco e o vértice do espelho. c) O espelho é côncavo e o objeto está posicionado a uma distância maior que o raio do espelho. d) O espelho é côncavo e o objeto está posicionado entre o centro e o foco do espelho. e) O espelho é convexo e o objeto está posicionado a uma distância menor que o raio do espelho. 22. (Upe 2014) Um objeto foi colocado sobre o eixo principal de um espelho côncavo de raio de curvatura igual a 6,0 cm. A partir disso, é possível observar que uma imagem real foi formada a 12,0 cm de distância do vértice do espelho. Dessa forma, é CORRETO afirmar que o objeto encontra-se a uma distância do vértice do espelho igual a a) 2,0 cm b) 4,0 cm c) 5,0 cm d) 6,0 cm e) 8,0 cm 23. (Unesp 2012) Observe o adesivo plástico apresentado no espelho côncavo de raio de curvatura igual a 1,0 m, na figura 1. Essa informação indica que o espelho produz imagens nítidas com dimensões até cinco vezes maiores do que as de um objeto colocado diante dele. Página 10 de 31 @prof.aruadias Considerando válidas as condições de nitidez de Gauss para esse espelho, calcule o aumento linear conseguido quando o lápis estiver a 10 cm do vértice do espelho, perpendicularmente ao seu eixo principal, e a distância em que o lápis deveria estar do vértice do espelho, para que sua imagem fosse direita e ampliada cinco vezes. 24. (G1 - cftmg 2015) Analise o esquema abaixo referente a um espelho plano. A imagem do objeto que será vista pelo observador localiza-se no ponto a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 25. (Ufrgs 2012) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Para que os seguranças possam controlar o movimento dos clientes, muitos estabelecimentos comerciais instalam espelhos convexos em pontos estratégicos das lojas. A adoção desse procedimento deve-se ao fato de que esses espelhos aumentam o campo de visão do observador. Isto acontece porque a imagem de um objeto formada por esses espelhos é ........ , ........ e ........ objeto. a) virtual — direta — menor que o b) virtual — invertida — maior que o c) virtual — invertida — igual ao d) real — invertida — menor que o e) real — direta — igual ao TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto para responder a(s) questão(ões). Quando você fica à frente de um espelho plano, você e a sua respectiva imagem têm sempre naturezas opostas, ou seja, quando um é real o outro deve ser virtual. Dessa maneira, para se obter geometricamente a imagem de um objeto pontual, basta traçar por ele uma reta perpendicular ao espelho plano, atravessando a superfície espelhada, e marcar simetricamente o ponto imagem, como mostrado na figura. Página 11 de 31 @prof.aruadias 26. (G1 - cps 2018) Considere que, na situação anterior, você esteja vestindo uma camiseta com a palavra FÍSICA, conforme a figura. Se você se colocar de frente para o espelho plano, a palavra FÍSICA refletida se apresentará como mostrado na alternativa: a) b) c) d) e) 27. (Cesgranrio 2011) Um espelho esférico côncavo tem distância focal (f) igual a 20 cm. Um objeto de 5 cm de altura é colocado de frente para a superfície refletora desse espelho, sobre o eixo principal, formando uma imagem real invertida e com 4 cm de altura. A distância, em centímetros, entre o objeto e a imagem é de a) 9 b) 12 c) 25 d) 45 e) 75 28. (Famerp 2018) Um objeto luminoso encontra-se a 40 𝑐𝑚 de uma parede e a 20 𝑐𝑚 de um espelho côncavo, que projeta na parede uma imagem nítida do objeto, como mostra a figura. Página 12 de 31 @prof.aruadias Considerando que o espelho obedece às condições de nitidez de Gauss, a sua distância focal é a) 15 𝑐𝑚. b) 20 𝑐𝑚. c) 30 𝑐𝑚. d) 25 𝑐𝑚. e) 35 𝑐𝑚. 29. (Fatec 2019) A figura apresenta a obra de litogravura “Mão com esfera refletora” (1935), do artista gráfico holandês Maurits Cornelis Escher (1898–1972), que se representou por uma imagem refletida em uma esfera. Sendo o artista o objeto refletido na superfície dessa esfera, podemos afirmar corretamente, sobre essa imagem formada, que se a) assemelha à classificação exata de uma imagem observada em uma lente delgada convergente. b) assemelha à classificação exata de uma imagem observada em um espelho côncavo. c) classifica em menor, direita e real. d) posiciona entre o foco e o vértice da face refletora. Página 13 de 31 @prof.aruadias e) posiciona entre o raio de curvatura e o vértice da face refletora.30. (Enem PPL 2010) Os espelhos retrovisores, que deveriam auxiliar motoristas na hora de estacionar ou mudar de pista, muitas vezes causam problemas. É que o espelho retrovisor do lado direito, em alguns modelos, distorce a imagem, dando a impressão de que o veículo está a uma distância maior do que a real. Este tipo de espelho, chamado convexo, é utilizado com o objetivo de ampliar o campo visual do motorista, já que no Brasil se adota a direção do lado esquerdo e, assim, o espelho da direita fica muito distante dos olhos do condutor. Disponível em: http://noticias.vrum.com.br. Acesso em: 3 nov. 2010 (adaptado). Sabe-se que, em um espelho convexo, a imagem formada está mais próxima do espelho do que este está do objeto, o que parece entrar em conflito com a informação apresentada na reportagem. Essa aparente contradição é explicada pelo fato de a) a imagem projetada na retina do motorista ser menor do que o objeto. b) a velocidade do automóvel afetar a percepção da distância. c) o cérebro humano interpretar como distante uma imagem pequena. d) o espelho convexo ser capaz de aumentar o campo visual do motorista. e) o motorista perceber a luz vinda do espelho com a parte lateral do olho. 31. (Espcex (Aman) 2018) O espelho retrovisor de um carro e o espelho em portas de elevador são, geralmente, espelhos esféricos convexos. Para um objeto real, um espelho convexo gaussiano forma uma imagem a) real e menor. b) virtual e menor. c) real e maior. d) virtual e invertida. e) real e direita. 32. (Unemat 2010) Uma pessoa encontra-se de pé a uma distância de 10 cm de um espelho esférico. Esta pessoa vê, no espelho, sua imagem direita e aumentada em 5 vezes. Com os dados acima, pode-se dizer que a sua distância focal em relação ao espelho é: a) 12,5 cm. b) 10 cm. c) 20 cm. d) 30,5 cm. e) 25,5 cm. 33. (Ulbra 2016) Um objeto está à frente de um espelho e tem sua imagem aumentada em quatro vezes e projetada em uma tela que está a 2,4 𝑚 do objeto, na sua horizontal. Que tipo de espelho foi utilizado e qual o seu raio de curvatura? a) Côncavo; 64 𝑐𝑚. b) Côncavo; 36 𝑐𝑚. c) Côncavo; 128 𝑐𝑚. d) Convexo; −128 𝑐𝑚. e) Convexo; −64 𝑐𝑚. 34. (G1 - ifsul 2015) Com base no estudo da Óptica Física, mais especificamente no que se estuda sobre Espelhos, é correto afirmar: I. Nos automóveis, os retrovisores, espelhos externos ao lado do motorista e passageiro, são espelhos esféricos convexos, pois eles apresentam maior campo de visão. Página 14 de 31 @prof.aruadias II. Para realizar um exame de canal auditivo, os médicos utilizam um instrumento com um espelho côncavo e uma fonte de luz, o que fará com que a imagem conjugada no instrumento seja aumentada quando a distância entre o canal auditivo e o instrumento for menor que a distância focal do espelho. III. Nos espelhos planos, quando um objeto é colocado à sua frente, teremos uma imagem conjugada nesse espelho que será, virtual, direita e de mesmo tamanho do objeto. IV. Quando colocamos um objeto entre dois espelhos planos, cujas superfícies refletoras formam entre si um ângulo de 40°, obteremos a formação de 8 imagens. Estão corretas as afirmativas a) I, II e III, apenas. b) I, II, III e IV. c) II, III e IV, apenas. d) I, III e IV, apenas. 35. (Unifesp 2016) Na entrada de uma loja de conveniência de um posto de combustível, há um espelho convexo utilizado para monitorar a região externa da loja, como representado na figura. A distância focal desse espelho tem módulo igual a 0,6 𝑚 e, na figura, pode-se ver a imagem de dois veículos que estão estacionados paralelamente e em frente à loja, aproximadamente a 3 𝑚 de distância do vértice do espelho. Considerando que esse espelho obedece às condições de nitidez de Gauss, calcule: a) a distância, em metros, da imagem dos veículos ao espelho. b) a relação entre o comprimento do diâmetro da imagem do pneu de um dos carros, indicada por 𝑑 na figura, e o comprimento real do diâmetro desse pneu. 36. (Uemg 2014) Muitos profissionais precisam de espelhos em seu trabalho. Porteiros, por exemplo, necessitam de espelhos que lhes permitem ter um campo visual maior, ao passo que dentistas utilizam espelhos que lhes fornecem imagens com maior riqueza de detalhes. Os espelhos mais adequados para esses profissionais são, respectivamente, espelhos a) planos e côncavos. b) planos e convexos. c) côncavos e convexos. d) convexos e côncavos. Página 15 de 31 @prof.aruadias 37. (Uemg 2016) “Tentando se equilibrar sobre a dor e o susto, Salinda contemplou-se no espelho. Sabia que ali encontraria a sua igual, bastava o gesto contemplativo de si mesma”. EVARISTO, 2014, p. 57. Um espelho, mais do que refletir imagens, leva-nos a refletir. Imagens reais, imagens virtuais. Imagens. Do nosso exterior e do nosso interior. Salinda contemplou-se diante de um espelho e não se viu igual, mas menor. Era a única alteração vista na sua imagem. Uma imagem menor. Diante disso, podemos afirmar que o espelho onde Salinda viu sua imagem refletida poderia ser: a) Convexo. b) Plano. c) Convexo ou plano, dependendo da distância. d) Côncavo, que pode formar todo tipo de imagem. 38. (Ufrgs 2016) Observe a figura abaixo. Na figura, 𝐸 representa um espelho esférico côncavo com distância focal de 20𝑐𝑚, e 𝑂, um objeto extenso colocado a 60𝑐𝑚 do vértice do espelho. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A imagem do objeto formada pelo espelho é __________, __________ e situa-se a __________ do vértice do espelho. a) real – direita – 15𝑐𝑚 b) real – invertida – 30𝑐𝑚 c) virtual – direita – 15𝑐𝑚 d) virtual – invertida – 30𝑐𝑚 e) virtual – direita – 40𝑐𝑚 39. (Uerj 2017) Em uma aula prática de óptica, um espelho esférico côncavo é utilizado para obter a imagem de um prédio. Considere as seguintes medidas: - altura do prédio = 20 𝑚; - distância do prédio ao espelho = 100 𝑚; - distância focal do espelho = 20 𝑐𝑚. Admitindo que a imagem conjugada se situa no plano focal do espelho, calcule, em centímetros, a altura dessa imagem. 40. (G1 - ifsul 2017) De acordo com a Óptica Geométrica e em relação aos espelhos, afirmar- se que a imagem conjugada através de um espelho a) côncavo, de um objeto qualquer, é sempre de maior tamanho que o objeto. Página 16 de 31 @prof.aruadias b) convexo, de um objeto real, é sempre de menor tamanho que o objeto. c) plano, de um objeto real, é sempre real de mesmo tamanho que o objeto. d) convexo, de um objeto real, é sempre de maior tamanho que o objeto. 41. (G1 - ifce 2019) Como atividade extraclasse, um aluno do IFCE resolveu gravar um vídeo no qual utilizou-se de um espelho para representar suas emoções. Num trecho específico do vídeo ele dizia que se sentia grande, com o dobro de seu tamanho. Em outro momento ele afirmava que sua vida estava ao contrário do que devia ser e mostrava uma imagem invertida. Por fim, dizia que na situação atual do país ele não tinha nenhuma referência política para se espelhar e, colocava-se a uma posição tal do espelho que sua imagem se situava no ‘infinito’. De acordo com o enunciado, é correto afirmar-se que a) o espelho usado pelo aluno era convexo. b) não é possível saber que tipo de espelho o aluno usava, podendo ser côncavo ou convexo. c) o espelho usado pelo aluno era côncavo. d) não restam dúvidas de que o espelho era plano. e) não é possível que um único espelho produza todas as imagens mencionadas no texto. 42. (Famerp 2020) No dia 20 de junho de 1969, o ser humano caminhou pela primeira vez na superfície lunar. Em uma das fotos registradas nesse dia pode-se ver uma imagem direitae menor formada pela superfície convexa do visor do capacete do astronauta Edwin Aldrin, que funciona como um espelho. Essa imagem é a) real e o objeto se encontra além do centro de curvatura do espelho. b) virtual e independe da localização do objeto. c) virtual e o objeto se encontra entre o espelho e seu foco principal. d) real e o objeto se encontra entre o espelho e seu foco principal. e) real e independe da localização do objeto. 43. (Unicamp 2015) Espelhos esféricos côncavos são comumente utilizados por dentistas porque, dependendo da posição relativa entre objeto e imagem, eles permitem visualizar detalhes precisos dos dentes do paciente. Na figura abaixo, pode-se observar esquematicamente a imagem formada por um espelho côncavo. Fazendo uso de raios notáveis, podemos dizer que a flecha que representa o objeto Página 17 de 31 @prof.aruadias a) se encontra entre F e V e aponta na direção da imagem. b) se encontra entre F e C e aponta na direção da imagem. c) se encontra entre F e V e aponta na direção oposta à imagem. d) se encontra entre F e C e aponta na direção oposta à imagem. 44. (Ufpa 2016) Os próximos jogos Olímpicos, neste ano, acontecerão no Brasil, em julho, mas a tocha olímpica já foi acesa, em frente ao templo de Hera, na Grécia, usando-se um espelho parabólico muito próximo de um espelho esférico de raio 𝑅, que produz o mesmo efeito com um pouco menos de eficiência. Esse tipo de espelho, como o da figura (imagem divulgada em toda a impressa internacional e nacional), consegue acender um elemento inflamável, usando a luz do sol. Pode-se afirmar que o elemento inflamável acende devido ao fato de esse tipo de espelho a) refletir os raios do sol, dispersando-os. b) refletir mais luz que os espelhos planos. c) refletir os raios do sol, concentrando-os. d) absorver bastante a luz do sol. e) transmitir integralmente a luz do sol. 45. (Enem 2ª aplicação 2014) Página 18 de 31 @prof.aruadias A ilustração representa uma das mais conhecidas obras do artista gráfico holandês M. C. Escher. Seu trabalho tem como características as figuras geométricas e ilusões de óptica. Disponível em: www.myspace.com. Acesso em: 20 out. 2011. Pelas características da imagem formada na gravura, o artista representou um espelho esférico do tipo a) convexo, pois as imagens de todos os objetos, formadas na esfera, inclusive a do artista, são virtuais. b) côncavo, pois as imagens são direitas, indicando que todos os objetos visualizados estão entre o foco e o espelho. c) côncavo, devido ao pequeno campo de visão, não é possível observar todos os detalhes do local onde se encontra o artista. d) convexo, pois as imagens são formadas pelo cruzamento dos raios de luz refletidos pela esfera, por isso as imagens são direitas e não invertidas. e) côncavo, devido às imagens formadas por este espelho serem todas reais, ou seja, formadas pelo cruzamento dos raios de luz refletidos pela esfera. 46. (Enem PPL 2011) Página 19 de 31 @prof.aruadias A figura mostra uma superfície refletora de formato parabólico, que tem sido utilizada como um fogão solar. Esse dispositivo é montado de tal forma que a superfície fique posicionada sempre voltada para o Sol. Neste, a panela deve ser colocada em um ponto determinado para maior eficiência do fogão. Disponível em: http://www.deltateta.com. Acesso em: 30 abr. 2010. Considerando que a panela esteja posicionada no ponto citado, a maior eficiência ocorre porque os raios solares a) refletidos passam por esse ponto, definido como ponto de reflexão. b) incidentes passam por esse ponto, definido como vértice da parábola. c) refletidos se concentram nesse ponto, definido como foco da parábola. d) incidentes se concentram nesse ponto, definido como ponto de incidência. e) incidentes e refletidos se interceptam nesse ponto, definido como centro de curvatura. Página 20 de 31 @prof.aruadias Gabarito: Resposta da questão 1: [D] Aplicando a equação de Gauss, vem: 1 𝑓 = 1 𝑝 + 1 𝑝' ⇒ 1 25 2 = 1 25 + 1 𝑝' ⇒ 2 25 − 1 25 = 1 𝑝' ⇒ 𝑝' = 25 𝑐𝑚 Pela equação do aumento linear, obtemos: 𝑖 𝑜 = −𝑝' 𝑝 ⇒ 𝑖 50 = −25 25 ⇒ 𝑖 = −50 𝑐𝑚 Portanto, a imagem é invertida, do mesmo tamanho do objeto e está a 25 𝑐𝑚 do espelho. Resposta da questão 2: a) 1 𝑓 = 1 𝑝 + 1 𝑝' 1 30 = 1 𝑝 + 1 40 1 𝑝 = 1 30 − 1 40 = 4−3 120 → 𝑝 = 120 𝑐𝑚 b) Resposta da questão 3: Dados: ℎ = 20 cm; 𝑝 = 50 cm; h' = −5 cm. Supondo que o referido espelho côncavo seja esférico, temos: 𝑝' 𝑝 = −ℎ' ℎ ⇒ 𝑝' 50 = −(−5) 20 ⇒ p' = 12,5 cm. Resposta da questão 4: [A] Como a imagem é virtual e maior, o espelho usado tem que ser côncavo, com o objeto colocado entre o foco (𝐹) e o vértice do espelho (𝑉), como ilustrado na figura. Página 21 de 31 @prof.aruadias Resposta da questão 5: [D] Para a imagem ser virtual e maior, o espelho esférico é côncavo. Usando a equação de Gauss, 1 𝑓 = 1 𝑑𝑖 + 1 𝑑𝑜 , onde: 𝑓 = distância focal (que é a metade do raio de curvatura do espelho); 𝑑𝑖 = distância da imagem ao vértice (negativo para imagem virtual); 𝑑𝑜 = distância do objeto ao vértice. A equação do aumento linear transversal (𝐴) relaciona as distâncias da imagem e do objeto: 𝐴 = −𝑑𝑖 𝑑𝑜 ⇒ 4 = −𝑑𝑖 𝑑𝑜 ∴ 𝑑𝑖 = −4 𝑑𝑜 Assim, repassando para a equação de Gauss: 1 𝑓 = 1 𝑑𝑖 + 1 𝑑𝑜 ⇒ 1 𝑓 = 1 −4 𝑑𝑜 + 1 𝑑𝑜 ⇒ 1 𝑓 = 3 4 𝑑𝑜 ⇒ 𝑓 = 4 ⋅ 60 𝑐𝑚 3 ∴ 𝑓 = 80 𝑐𝑚 Logo, o raio de curvatura do espelho é: 𝑅 = 2 𝑓 ⇒ 𝑅 = 2 ⋅ 80 𝑐𝑚 ∴ 𝑅 = 160 𝑐𝑚 Resposta da questão 6: [C] No espelho esférico convexo, a imagem de um objeto real é sempre: virtual (atrás do espelho), direita e menor, situada entre o foco e o vértice. Resposta da questão 7: [C] Resolução Gráfica A figura mostra o objeto posicionado de acordo com o enunciado. Nota-se que a imagem é real, invertida e menor que o objeto. Página 22 de 31 @prof.aruadias Resolução Analítica Aplicando a equação de Gauss para espelhos esféricos, tem-se: 1 𝑝' = 1 𝑓 − 1 𝑝 ⇒ 𝑝' = 𝑝𝑓 𝑝 − 𝑓 ⇒ 𝑝' = 4𝑓𝑓 4𝑓 − 𝑓 = 4𝑓2 3𝑓 ⇒ 𝑝' = +4𝑓 3 . (𝑝' > 0 ⇒ Imagem real) Da equação do aumento linear transversal: 𝐴 = 𝑓 𝑓 − 𝑝 = 𝑓 𝑓 − 4𝑓 = 𝑓 −3𝑓 ⇒ 𝐴 = −1 3 . { 𝐴 < 0 ⇒ 𝐼𝑚 𝑎 𝑔𝑒 𝑚 invertida |𝐴| = 1 3 ⇒ 𝐼𝑚 𝑎 𝑔𝑒 𝑚 três vezes menor Portanto, a imagem é real, invertida e 3 vezes menor que o objeto. Resposta da questão 8: [A] Observação: há uma falha no enunciado. Para que a resposta seja a do gabarito oficial [A], o enunciado deveria ser: “A imagem na esfera espelhada é ___________; nesse caso, os raios que incidem no espelho paralelamente ao eixo principal são ___________ numa direção que passa pelo __________ principal, afastando-se do __________ principal do espelho.” A superfície espelhada da esfera é convexa, conjugando para um objeto real uma imagem virtual direita e menor. Os raios que incidem paralelamente ao eixo principal são refletidos numa direção que passa pelo foco principal, afastando-se do eixo principal do espelho, como indica a figura. Convém notar que um raio que incide não paralelo ao eixo principal não reflete pelo foco principal, como também mostra a figura. Página 23 de 31 @prof.aruadias Resposta da questão 9: [B] A figura ilustra a resolução, mostrando que 𝜃𝐴 > 𝜃𝐶 > 𝜃𝐵 . Resposta da questão 10: [B] Resolução Em um espelho côncavo, com distância focal de 10 cm, se o objeto está a 20 cm, ou seja, no dobro da distância focal, ele está no ponto antiprincipal objeto do espelho. Neste ponto a imagem é real,invertida e possui o mesmo tamanho do objeto. É possível ainda analisar esta questão pela equação dos pontos conjugados de Gauss, ou seja, 1 𝑓 = 1 𝑝 + 1 𝑝’ De onde vem que: 1 10 = 1 20 + 1 𝑝’ → 1 10 – 1 20 = 1 𝑝’ → 1 20 = 1 𝑝’ → p’ = 20 cm Como p’ é positivo isto implica que a imagem é real. A imagem real conjugada por um único espelho a partir de um objeto real só pode ser invertida. Resposta da questão 11: [C] Página 24 de 31 @prof.aruadias Nossos olhos estão acostumados com imagens em espelhos planos, onde imagens de objetos mais distantes nos parecem cada vez menores. Esse condicionamento é levado para o espelho convexo: o fato de a imagem ser menor que o objeto é interpretado pelo cérebro como se o objeto estivesse mais distante do que realmente está. Essa falsa impressão é desfeita quando o motorista está, por exemplo, dando marcha a ré em uma garagem, vendo apenas a imagem dessa parede pelo espelho convexo. Ele para o carro quando percebe pela imagem do espelho convexo que está quase batendo na parede. Ao olhar para trás, por visão direta, ele percebe que não estava tão próximo assim da parede. Resposta da questão 12: Dados: f = 40 cm; p = 120 cm; h = 10 cm. Aplicando as equações dos espelhos esféricos: 1 𝑝' = 1 𝑓 − 1 𝑝 ⇒ 𝑝' = 𝑝 𝑓 𝑝 − 𝑓 = 120 ⋅ 40 80 ⇒ 𝑝' = 60 𝑐𝑚. ℎ' ℎ = | 𝑝' 𝑝 | ⇒ ℎ' 10 = 60 120 ⇒ ℎ' = 5 cm. Resposta da questão 13: [A] Como a imagem é maior e direita em relação ao objeto, ela deve ser virtual e o espelho utilizado é o côncavo. Resposta da questão 14: a) Os raios estão representados abaixo: b) Aplicando a equação de Gauss, temos: 1 𝑓 = 1 𝑝 + 1 𝑝' ⇒ 1 30 = 1 90 + 1 𝑝' ⇒ 1 𝑝' = 3 − 1 90 ⇒ ⇒ 1 𝑝' = 2 90 ∴ 𝑝' = 45 𝑐𝑚 Pela equação do aumento linear, obtemos: 𝑖 𝑜 = − 𝑝' 𝑝 ⇒ 𝑖 6 = − 45 90 ∴ 𝑖 = 3 𝑐𝑚 Resposta da questão 15: [B] Dados: h = 8 cm; p = 80 cm; h’ = 1,6 cm. Página 25 de 31 @prof.aruadias O enunciado não informa como está disposto o palito. Supondo que ele tenha sido colocado sobre o eixo principal, perpendicularmente a esse, temos: ℎ' ℎ = − 𝑝' 𝑝 1,6 8 = − 𝑝' 80 p’ = –16 cm. f = 𝑝 𝑝' 𝑝+𝑝' = 80 (−16) 80−16 = −80 4 = −20cm |f| = 20 cm. Resposta da questão 16: [D] Analisando a figura dada, percebemos que os raios emergentes da lâmpada que atingem E2 retornam pela mesma trajetória. Isso significa que a lâmpada está localizada no centro de curvatura desse espelho. Já os raios que atingem E1 saem paralelos ao eixo principal, indicando que a lâmpada está sobre o foco principal desse espelho. Resposta da questão 17: [B] A superfície da bola de Natal comporta-se como um espelho esférico convexo. Como Jerry é um objeto real, sua imagem conjugada pela bola seria: virtual, direita e reduzida, entre a superfície da bola e o seu centro. Resposta da questão 18: [D] Todo raio que incide paralelo reflete pelo foco e todo raio que incide pelo centro de curvatura reflete sobre si mesmo. Trata-se de um espelho convexo, então a imagem é sempre virtual direita e menor, entre o foco e o vértice. Resposta da questão 19: [C] Para espelhos plano ou esféricos, a imagem de um objeto real é virtual e direita ou é real e invertida. Essa imagem virtual é reduzida no convexo, de mesmo tamanho no plano e ampliada no côncavo. Assim, tem-se: Espelho A → convexo, pois a imagem é virtual direita e menor. Espelho B → plano, pois a imagem é virtual direita e de mesmo tamanho. Espelho C → côncavo, pois a imagem é virtual direita e maior. Resposta da questão 20: [C] No espelho esférico côncavo, para que a imagem seja virtual direita e maior, o objeto deve estar entre o foco e o vértice do espelho, como ilustra o esquema. Página 26 de 31 @prof.aruadias Resposta da questão 21: [D] Analisando a figura dada, notamos que a imagem do objeto real está invertida e ampliada. Esse caso só acontece para um espelho esférico côncavo, quando o objeto está entre o centro de curvatura (C) e o foco (F) , como ilustra a figura a seguir. Resposta da questão 22: [B] Dados: R = 6 cm; p' = 12 cm. A distância focal do espelho é: 𝑓 = 𝑅 2 = 6 2 ⇒ 𝑓 = 3 cm. Aplicando a equação dos pontos conjugados: 1 𝑝 + 1 𝑝' = 1 𝑓 ⇒ 𝑝 = 𝑝' 𝑓 𝑝' − 𝑓 = 12 ⋅ 3 12 − 3 = 36 9 ⇒ 𝑝 = 4 𝑐𝑚. Resposta da questão 23: Dados: R = 1 m; p1 = 10 cm; A2 = 5. A distância focal desse espelho é: 𝑓 = 𝑅 2 = 1 2 = 0, 5 𝑚 ⇒ 𝑓 = 50 𝑐𝑚. Para o objeto a 10 cm do espelho, o aumento (A1) pode ser calculado pela equação do aumento linear transversal: Página 27 de 31 @prof.aruadias 𝐴1 = 𝑓 𝑓 − 𝑝1 = 50 50 − 10 = 50 40 ⇒ 𝐴1 = 1,25. Para que a imagem fosse direita e ampliada cinco vezes o aumento seria A2 = +5. Para tal, a distância do objeto ao espelho seria p2. Aplicando novamente a expressão do aumento: 𝐴2 = 𝑓 𝑓−𝑝2 ⇒ 5 = 50 50−𝑝2 = 50 − 𝑝2 = 10 ⇒ 𝑝2 = 40 𝑐𝑚. Resposta da questão 24: [D] No espelho plano, objeto e respectiva imagem são sempre simétricos em relação ao plano do espelho. Portanto, a imagem desse objeto localiza-se no ponto 4. Resposta da questão 25: [A] Os clientes na loja são objetos reais e, num espelho esférico convexo, a imagem de um objeto real é sempre: virtual, direita e menor que o objeto. Resposta da questão 26: [A] Para chegar a resposta correta, todas as letras da palavra FÍSICA devem estar giradas na vertical de 180 graus, portanto a alternativa correta é da letra [A]. As alternativas [B], [C] e [E] são descartadas, pois a letra F não está girada, o mesmo acontece para a alternativa [D] em relação a letra C. Resposta da questão 27: [A] | 𝑝' 𝑝 | = 4 5 → 𝑝' = 4𝑝 5 1 𝑓 = 1 𝑝 + 1 𝑝' → 1 20 = 1 𝑝 + 5 4𝑝 = 9 4𝑝 → 𝑝 = 45𝑐𝑚 𝑝' = 4𝑥45 5 = 36𝑐𝑚 𝐷𝑂/𝐼 = 45 − 36 = 9𝑐𝑚. Resposta da questão 28: [A] Usando a equação de Gauss, temos: 1 𝑓 = 1 𝑑𝑖 + 1 𝑑𝑜 Onde: 𝑓 = distância focal; 𝑑𝑖 = 60 𝑐𝑚 ⇒ distância da imagem ao vértice do espelho; 𝑑𝑜 = 20 𝑐𝑚 ⇒ distância do objeto ao vértice do espelho. Página 28 de 31 @prof.aruadias Assim, 1 𝑓 = 1 60 𝑐𝑚 + 1 20 𝑐𝑚 ∴ 𝑓 = 60 𝑐𝑚 4 = 15 𝑐𝑚 Resposta da questão 29: [D] A esfera é um espelho esférico convexo, portanto a imagem de um objeto real é sempre: Virtual, direita, menor que o objeto, situada entre o foco e o vértice. Resposta da questão 30: [C] Não há contradição devido ao fato de que o aumento do campo visual pela curvatura do espelho faz com que suas imagens fiquem menores e o cérebro as interpreta como se o objeto estivesse mais longe, neste aspecto, essa informação deve ser confirmada com a comparação de imagens através do retrovisor central que é um espelho plano. Resposta da questão 31: [B] Para objetos reais, o espelho convexo sempre gera imagem virtual, direita e menor. Resposta da questão 32: [A] Obs: o enunciado está mal redigido. O que está sendo pedido é a distância focal do espelho. Dados: p = 10 cm; A = 5. 𝐴 = 𝑓 𝑓−𝑝 A f – A p = f 5 f – 5(10) = f 4 f = 50 f = 12,5 cm. Resposta da questão 33: [C] O tipo de espelho esférico é facilmente determinado, pois a única imagem do espelho convexo é do tipo menor, direita e virtual, portanto o espelho é côncavo. Para saber o raio de curvatura, usamos a equação de Gauss: 1 𝑓 = 1 𝑑𝑖 + 1 𝑑𝑜 Em que: 𝑓 = distância focal = metade do raio de curvatura do espelho; 𝑑𝑖 = distância da imagem (no caso este valor é positivo, pois a imagem foi projetada, portanto, real); 𝑑𝑜 = distância do objeto ao vértice do espelho. Além disso, necessitamos utilizar a equação do aumentolinear, que é dada por: 𝐴 = |𝑖| 𝑜 = |𝑑𝑖| 𝑑𝑜 Onde: 𝑖 = tamanho da imagem em módulo; 𝑜 = tamanho do objeto. Da equação de aumento, obtemos a seguinte relação entre 𝑑𝑖 e 𝑑𝑜: Página 29 de 31 @prof.aruadias 𝑑𝑖 = 4 ⋅ 𝑑𝑜 Mas, nos foi fornecido a distância entre o objeto e a imagem, logo: 𝑑𝑖 − 𝑑𝑜 = 2,4𝑚 ⇒ 4𝑑𝑜 − 𝑑𝑜 = 2,4𝑚 ∴ 𝑑𝑜 = 0,8𝑚 Substituindo na equação de Gauss: 1 𝑓 = 1 𝑑𝑖 + 1 𝑑𝑜 ⇒ 1 𝑓 = 1 4𝑑𝑜 + 1 𝑑𝑜 ⇒ 1 𝑓 = 5 4𝑑𝑜 ⇒ 𝑓 = 4𝑑𝑜 5 = 4 ⋅ 0,8𝑚 5 ∴ 𝑓 = 0,64𝑚 = 64𝑐𝑚 Como o raio é o dobro do foco: 𝑅 = 2 ⋅ 64𝑐𝑚 ∴ 𝑅 = 128𝑐𝑚 Resposta da questão 34: [B] Justificando onde for necessário: [I] Correta. [II] Correta. [III] Correta. [IV] Correta. O número (n) de imagens formadas entre dois espelhos planos cujas superfícies refletoras forma entre si um ângulo é dado pela expressão: 𝑛 = 360° 𝜃 − 1. 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝜃 = 40°: 𝑛 = 360° 40° − 1 ⇒ 𝑛 = 8. Resposta da questão 35: Observação: Notar que por o espelho ser convexo, a distância focal é menor que zero (negativa). a) Utilizando a equação de Gauss, temos que: 1 𝑓 = 1 𝑝 + 1 𝑝' 1 𝑝' = 1 −0,6 − 1 3 𝑝' = −0,5 𝑚 Assim, se a distância da imagem para o espelho é d: 𝑑 = |𝑝'| 𝑑 = 0,5 𝑚 b) O que o item está questionando é o aumento transversal da lente. Assim, 𝐴 = 𝑖 𝑜 = 𝑑 𝑜 = −𝑝' 𝑝 = −(−0,5) 3 𝑑 𝑜 = 1 6 Resposta da questão 36: [D] O espelho que fornece maior campo visual são os convexos. Para ampliar imagens, são usados espelhos côncavos. Resposta da questão 37: Página 30 de 31 @prof.aruadias [A] Sendo a única alteração da imagem de Salinda diante do espelho a redução do seu tamanho, ela está diante de um espelho convexo. O espelho côncavo daria uma imagem invertida e real além de menor e o espelho plano daria uma imagem de mesma altura. Resposta da questão 38: [B] Fazendo a construção da imagem para o objeto além do centro de curvatura do espelho, obtemos uma imagem real, invertida e menor conforme a figura abaixo: Observa-se também, que a distância da imagem ao vértice do espelho é de 30 cm, que pode ser comprovada pela equação de Gauss: 1 𝑓 = 1 𝑑𝑖 + 1 𝑑𝑜 sendo: 𝑓 = 20𝑐𝑚𝑒𝑑𝑜 = 60𝑐𝑚. 1 20 = 1 𝑑𝑖 + 1 60 ⇒ 1 20 − 1 60 = 1 𝑑𝑖 ∴ 𝑑𝑖 = 30𝑐𝑚 Resposta da questão 39: 𝑝' = 𝑓 𝑖 𝑜 = 𝑓 𝑝 ⇒ 𝑖 = 𝑓 ⋅ 𝑜 𝑝 ⇒ 𝑖 = 20 ⋅ 20 100 ⇒ 𝑖 = 4,0 𝑐𝑚 Resposta da questão 40: [B] [A] Falsa. O espelho côncavo tem imagens menores maiores ou iguais. [B] Verdadeira. [C] Falsa. A imagem de um espelho plano é sempre virtual. [D] Falsa. O espelho convexo nos fornece imagens menores. Resposta da questão 41: [C] Página 31 de 31 @prof.aruadias Para um objeto real, um espelho plano conjuga uma imagem virtual, direita e de mesmo tamanho; um espelho convexo conjuga uma imagem virtual, direita e menor. Portanto, o espelho usado pelo aluno era côncavo. Resposta da questão 42: [B] A imagem de um espelho convexo é sempre menor, direita e virtual sendo o foco principal também virtual, independendo de onde o objeto está colocado. Alternativa [B]. Resposta da questão 43: [A] A figura mostra o traçado dos raios, determinando a posição do objeto. Resposta da questão 44: [C] O espelho parabólico reflete os raios solares para um mesmo ponto (foco), onde toda energia refletida é concentrada. Resposta da questão 45: [A] O espelho utilizado é convexo, com as imagens produzidas sendo virtuais e menores que os objetos. Resposta da questão 46: [C] O fogão solar funciona concentrando os raios luminosos refletidos em um único ponto chamado de foco, onde deve ser colocada a panela. Para maior eficiência deste aparato parabólico, deve-se manter sempre as superfícies refletoras que tem a forma de um espelho côncavo, voltadas para o Sol, sendo necessário alguns ajustes para tanto. Além disso, o cozinheiro deve estar protegido com óculos escuros.
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