Dioptro Plano
Lista de 08 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Dioptro Plano com questões de Vestibulares.
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01. (UFMG) Qual a alternativa que melhor explica por que a profundidade aparente de uma piscina é menor do que a real?
- A luz refletida na superfície da água é perturbada pela luz refletida pelo fundo da piscina;
- A luz refletida pela superfície da água sofre refração no ar;
- A luz refletida pelo fundo da piscina sofre reflexão total na superfície da água;
- A luz refletida pelo fundo da piscina sofre refração ao passar da água para o ar;
- A luz é refratada ao passar do ar para a água.
Resposta: D
Resolução:
Quando a luz passa de um meio para outro, ela sofre refração, que é a mudança de direção da onda. A refração ocorre porque a velocidade de propagação da luz é diferente em cada meio.
No caso de uma piscina, a luz que parte do fundo da piscina e chega à superfície é refratada ao passar da água para o ar. A refração faz com que a luz se afaste da superfície, dando a impressão de que a piscina é mais rasa do que realmente é.
As outras alternativas são falsas.
(A) A luz refletida na superfície da água não é perturbada pela luz refletida pelo fundo da piscina.
(B) A luz refletida pela superfície da água não sofre refração no ar.
(C) A luz refletida pelo fundo da piscina não sofre reflexão total na superfície da água.
(D) A luz refletida pelo fundo da piscina não sofre refração ao passar da água para o ar.
Portanto, a resposta correta é (E), a luz é refratada ao passar do ar para a água.
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Refração da luz
A refração da luz é um fenômeno que ocorre quando a luz passa de um meio para outro, com diferentes velocidades de propagação.
A lei de Snell-Descartes descreve a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração.
Ângulo de incidência: é o ângulo formado entre o raio de luz incidente e a normal à superfície de separação dos meios.
Ângulo de refração: é o ângulo formado entre o raio de luz refratado e a normal à superfície de separação dos meios.
Índice de refração: é uma propriedade de cada meio que determina a velocidade de propagação da luz nesse meio.
Refração da luz ao passar do ar para a água
A água é um meio mais refringente do que o ar. Isso significa que a velocidade de propagação da luz é menor na água do que no ar.
Quando a luz passa do ar para a água, ela é refratada para o lado do meio com menor índice de refração, ou seja, para o lado da água.
No caso de uma piscina, a luz que parte do fundo da piscina e chega à superfície é refratada para o lado do ar. A refração faz com que a luz se afaste da superfície, dando a impressão de que a piscina é mais rasa do que realmente é.
Ilusão de óptica
A profundidade aparente de uma piscina é uma ilusão de óptica causada pela refração da luz. A ilusão é mais forte quando a piscina está cheia de água e o observador está olhando de cima.
02. (UFG) Um ponto luminoso encontra-se imerso na água em uma piscina totalmente limpa, quando visto por um observador que esteja fora da piscina (no ar) e que olha com uma inclinação de 45º em relação ao eixo normal da superfície da água. É CORRETO afirmar que:
- o ponto luminoso parecerá mais afastado da superfície da água do que realmente está;
- o ponto luminoso parecerá mais próximo da superfície da água do que realmente está;
- o fato de a luz estar mudando de meio não interfere na percepção visual do observador;
- a luz não irá conseguir passar da água para o ar;
- o ponto luminoso não será percebido pelo observador.
Resposta: B
Resolução: Quando um observador vê um ponto luminoso na água a partir do ar e olha com uma inclinação de 45º em relação ao eixo normal da superfície da água, ocorre um fenômeno de refração de luz. O fenômeno de refração faz com que a luz mude de direção ao passar de um meio (água) para outro (ar) de diferentes índices de refração.
Nesse cenário, o ponto luminoso parecerá mais próximo da superfície da água do que realmente está. Isso ocorre porque a refração faz com que os raios de luz se afastem da normal à superfície da água, e o observador perceberá o ponto em uma posição mais próxima da superfície.
03. (Enem) Alguns povos indígenas ainda preservam suas tradições realizando a pesca com lanças, demonstrando uma notável habilidade. Para fisgar um peixe em um lago com águas tranquilas o índio deve mirar abaixo da posição em que enxerga o peixe.
Ele deve proceder dessa forma porque os raios de luz
- refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilínea no interior da água.
- emitidos pelos olhos do índio desviam sua trajetória quando passam do ar para a água.
- espalhados pelo peixe são refletidos pela superfície da água.
- emitidos pelos olhos do índio são espalhados pela superfície da água.
- refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da água para o ar.
Resposta: E
Resolução:
04. (UFCE) Coloca-se água num aquário de modo a ocupar 60cm de sua altura.
Quando visto verticalmente de cima para baixo, a água parece ocupar uma altura diferente h. Supondo que a velocidade de propagação da luz no ar seja de 3,00 . 105km/s e na água, de 2,25 . 105km/s, determine a altura aparente h.
- 30cm
- 65cm
- 90cm
- 70cm
- 45cm
Resposta: E
Resolução:
05. (UFBA) Um helicóptero faz um voo de inspeção sobre as águas transparentes de uma certa região marítima e detecta um submarino a uma profundidade aparente de 450m no momento em que seus centros estão unidos pela mesma vertical. O índice de refração absoluto da água do mar é 1,5 e o do ar é 1,0. Determinar a profundidade do submarino.
- 375m
- 625m
- 675m
- 700m
- 325m
Resposta: C
Resolução:
A profundidade aparente do submarino é menor do que a profundidade real devido à refração da luz.
A relação entre a profundidade aparente e a profundidade real é dada pela seguinte fórmula:
d_a = d_r / n
Onde:
d_a é a profundidade aparente
d_r é a profundidade real
n é o índice de refração do meio
No caso do submarino, a profundidade aparente é de 450m e o índice de refração da água do mar é 1,5. Portanto, a profundidade real do submarino é de:
d_r = d_a * n
d_r = 450m * 1,5
d_r = 675m
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Refração da luz
A refração da luz é um fenômeno que ocorre quando a luz passa de um meio para outro, com diferentes velocidades de propagação.
A lei de Snell-Descartes descreve a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração.
Ângulo de incidência: é o ângulo formado entre o raio de luz incidente e a normal à superfície de separação dos meios.
Ângulo de refração: é o ângulo formado entre o raio de luz refratado e a normal à superfície de separação dos meios.
Índice de refração: é uma propriedade de cada meio que determina a velocidade de propagação da luz nesse meio.
Refração da luz ao passar do ar para a água
A água é um meio mais refringente do que o ar. Isso significa que a velocidade de propagação da luz é menor na água do que no ar.
Quando a luz passa do ar para a água, ela é refratada para o lado do meio com menor índice de refração, ou seja, para o lado da água.
No caso do submarino, a luz que parte do submarino e chega ao helicóptero é refratada ao passar da água para o ar. A refração faz com que a luz se afaste da superfície, dando a impressão de que o submarino está mais distante do que realmente está.
Profundidade aparente
A profundidade aparente de um objeto imerso em um líquido é a distância entre a superfície do líquido e a imagem do objeto que é vista pelo observador.
A profundidade aparente é menor do que a profundidade real devido à refração da luz.
Cálculo da profundidade real
A profundidade real do objeto pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
d_r = d_a / n
Onde:
d_a é a profundidade aparente
d_r é a profundidade real
n é o índice de refração do meio
No caso do submarino, a profundidade aparente é de 450m e o índice de refração da água do mar é 1,5. Portanto, a profundidade real do submarino é de 675m.
06. (PUCC) Um peixe está parado a 1,2m de profundidade num lago de águas tranquilas e cristalinas. Para um pescador, que o observa perpendicularmente à superfície da água, a profundidade aparente em que o peixe se encontra, em m, é de:
Dado: Índice de refração da água em relação ao ar = 4/3
- 0,30
- 0,60
- 0,90
- 1,2
- 1,5
Resposta: C
Resolução:
A profundidade aparente do submarino é menor do que a profundidade real devido à refração da luz.
A relação entre a profundidade aparente e a profundidade real é dada pela seguinte fórmula:
d_a = d_r / n
Onde:
d_a é a profundidade aparente
d_r é a profundidade real
n é o índice de refração do meio
No caso do submarino, a profundidade aparente é de 450m e o índice de refração da água do mar é 1,5. Portanto, a profundidade real do submarino é de:
d_r = d_a * n
d_r = 450m * 1,5
d_r = 675m
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Refração da luz
A refração da luz é um fenômeno que ocorre quando a luz passa de um meio para outro, com diferentes velocidades de propagação.
A lei de Snell-Descartes descreve a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração.
Ângulo de incidência: é o ângulo formado entre o raio de luz incidente e a normal à superfície de separação dos meios.
Ângulo de refração: é o ângulo formado entre o raio de luz refratado e a normal à superfície de separação dos meios.
Índice de refração: é uma propriedade de cada meio que determina a velocidade de propagação da luz nesse meio.
Refração da luz ao passar do ar para a água
A água é um meio mais refringente do que o ar. Isso significa que a velocidade de propagação da luz é menor na água do que no ar.
Quando a luz passa do ar para a água, ela é refratada para o lado do meio com menor índice de refração, ou seja, para o lado da água.
No caso do submarino, a luz que parte do submarino e chega ao helicóptero é refratada ao passar da água para o ar. A refração faz com que a luz se afaste da superfície, dando a impressão de que o submarino está mais distante do que realmente está.
Profundidade aparente
A profundidade aparente de um objeto imerso em um líquido é a distância entre a superfície do líquido e a imagem do objeto que é vista pelo observador.
A profundidade aparente é menor do que a profundidade real devido à refração da luz.
Cálculo da profundidade real
A profundidade real do objeto pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
d_r = d_a / n
Onde:
d_a é a profundidade aparente
d_r é a profundidade real
n é o índice de refração do meio
No caso do submarino, a profundidade aparente é de 450m e o índice de refração da água do mar é 1,5. Portanto, a profundidade real do submarino é de 675m.
07. (FUVEST) Um pássaro sobrevoa em linha reta e a baixa altitude uma piscina em cujo fundo se encontra uma pedra.
Podemos afirmar que:
- com a piscina cheia o pássaro poderá ver a pedra durante um intervalo de tempo maior do que se a piscina estivesse vazia;
- com a piscina cheia ou vazia o pássaro poderá ver a pedra durante o mesmo intervalo de tempo;
- o pássaro somente poderá ver a pedra enquanto estiver voando sobre a superfície da água;
- o pássaro, ao passar sobre a piscina, verá a pedra numa posição mais profunda do que aquela em que ela realmente se encontra;
- o pássaro nunca poderá ver a pedra.
Resposta: A
Resolução:
08. (ITA-SP) Um pescador deixa cair uma lanterna acesa em um lago a 10.0m de profundidade. No fundo do lago, a lanterna emite um feixe luminoso formando um pequeno ângulo com a vertical.
Considere o índice de refração da água como 1,33 e determine a profundidade aparente h vista pelo pescador.
- 2,5m
- 5,0m
- 7,5m
- 8,0m
- 9,0m
Resposta: C
Resolução: