Livro 1 - Mat e Nat-241-246

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ciÊncias da natureZa e suas tecnoloGias Física IV
Anual – Volume 1
Figura 2.6: Refl exão regular ou especular, base do 
funcionamento de um espelho plano
Irregular ou difusa, em superfícies rugosas ou foscas.
Figura 2.7: Refl exão difusa
A refl exão difusa é a que nos permite ver os objetos.
Refl exão difusa seletiva. Cor de um corpo
Conforme já vimos, a luz branca é na verdade a soma de 
todas as cores do espectro visível do vermelho ao violeta, como 
mostramos na fi gura a seguir.
Luz branca
Figura 2.8: Luz policromática branca.
Quando iluminado com luz branca o objeto ele será visto 
em sua cor real, que corresponde à cor da luz que ele refl ete 
difusamente.
Caso o corpo seja branco, refl etirá todas as cores e será visto 
como branco; caso seja preto, absorverá todas as cores e não será 
visto (ou parecerá preto), conforme as fi guras adiante.
ud
ai
x/
12
3R
F/
Ea
sy
pi
x
Figura 2.9: A superfície branca refl ete todas 
as cores e, portanto, é vista branca
ud
ai
x/
12
3R
F/
Ea
sy
pi
x
Figura 2.10: A superfície preta absorve todas as cores e, portanto, não é vista
Um corpo iluminado com luz monocromática será visto em 
sua cor real se a luz for de sua mesma cor e fi cará preto se a luz 
for de cor diferente.
Para ilustrar isto, vamos considerar uma bandeira brasileira 
com suas cores ofi ciais, isto é: VERDE (retângulo e lema), AMARELO 
(losango), AZUL (círculo) e BRANCO (tarja com o lema e estrelas).
Figura 2.11: Bandeira brasileira ofi cial, sob luz branca 
Vejamos como fi cariam as cores da bandeira ao ser iluminada 
com luz monocromática amarela:
Figura 2.12: Bandeira brasileira ofi cial, sob luz monocromática amarela
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ciÊncias da natureZa e suas tecnoloGiasFísica IV
Anual – Volume 1
Como os elementos de cores diferentes do amarelo o 
absorveriam, não refl etindo nada, e os elementos brancos, bem 
como os amarelos refl etiriam essa cor, teríamos a seguinte sequência 
de cores:
PRETO (retângulo, lema e círculo) e AMARELO (losango, 
tarja e estrelas).
Refração
Te
er
aw
ut
 M
as
aw
at
/1
23
RF
/E
as
yp
ix
Figura 2.13: A luz que parte de dentro da água atravessa sua superfície um 
pouco agitada dando a impressão que a pele imersa está deformada.
A explicação para o fato mostrado na fi gura é a refração, que 
ocorre quando uma onda (luz) passa de um meio de propagação 
para outro, alterando, necessariamente sua velocidade de 
propagação, sem alterar, contudo, sua frequência (cor).
Em uma superfície plana a refração é regular, permitindo ver 
nitidamente o que há do outro lado.
meio 1
meio 2
Figura 2.14: Refração regular 
Em superfícies irregulares como a água agitada de uma 
piscina ou vidro fosco, a refração é dita irregular, difi cultando ver 
com clareza o que há por trás.
meio 1
meio 2
Figura 2.15: Refração irregular
A refração luminosa pode ser também seletiva, deixando 
passar apenas um determinado comprimento de onda (cor), através 
de tratamentos químicos ou películas coloridas, como aquelas 
utilizadas em óculos para esquiar ou dirigir à noite.
km
itu
 /1
23
RF
/E
as
yp
ix
Figura 2.16: Óculos para dirigir à noite 
A explicação para a escolha da cor amarela se deve ao fato 
do olho humano ser mais sensível a essa cor, assim a lente absorve 
as demais cores deixando passar apenas o amarelo, otimizando a 
visão sob baixa luminosidade.
Exercícios de Fixação
• Utilize as informações e os esquemas para responder à questão 
a seguir.
Em um experimento realizado para verifi car de que forma 
materiais de cores diferentes absorvem energia luminosa, foi 
montado o equipamento ilustrado a seguir.
Termômetro
Lâmpada
Corpo
claro
Corpo
claro
Termômetro
Nesse experimento, os copos foram colocados a uma 
mesma distância da lâmpada; em seguida, a lâmpada foi ligada, 
e a temperatura dos copos foi medida de minuto em minuto, 
durante dez minutos. Posteriormente, a lâmpada foi apagada, e a 
temperatura continuou a ser medida de minuto em minuto, até o 
vigésimo minuto. O resultado encontra-se representado no gráfi co 
a seguir.
Lâmpada acesa Lâmpada apagada
Corpo claro
Corpo escuro
0 0 0 0
Tempo (min)
20
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (°
C
)
30
25
20
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Anual – Volume 1
01. (Vunesp/Embraer-SP/2016) Com relação ao comportamento 
energético dos copos, é possível verifi car que
A) ambos os copos absorvem igualmente a energia térmica 
da lâmpada, razão pela qual a temperatura aumenta 
igualmente neles.
B) a energia luminosa da lâmpada é absorvida diferentemente 
pelos copos e é transformada em calor por eles, enquanto 
a lâmpada está acesa.
C) a energia térmica deixa de ser absorvida pelos copos ao ser 
desligada a lâmpada e, por esse motivo, os copos perdem 
toda a energia que ganharam.
D) a energia luminosa é absorvida igualmente pelos copos, mas 
a perda de energia térmica é diferente quando a lâmpada 
está apagada.
02. (Unesp/2013.1) Um vaso com uma planta de folhas verdes foi 
colocado sobre uma mesa, no centro de um quarto totalmente 
vedado, de modo a impedir a entrada da luz externa, e ali 
permaneceu por 24 horas.
Durante as 12 primeiras horas (período I), a planta foi iluminada 
com luz verde, de comprimento de onda na faixa de 500 a 550 
nm. Nas 12 horas seguintes (período II), a planta foi iluminada 
com luz laranja-avermelhada, de comprimento de onda na faixa 
de 650 a 700 nm.
Considerando a incidência da luz sobre a planta e a taxa 
fotossintética, é correto afirmar que, aos olhos de um 
observador não daltônico que estivesse no quarto, as folhas 
da planta se apresentariam
A) de cor verde no período I e enegrecidas no período II, e a 
taxa de fotossíntese seria maior no período II e reduzida ou 
nula no período I.
B) enegrecidas no período I e de cor vermelha no período II, 
e a taxa de fotossíntese seria maior no período I e reduzida 
ou nula no período II.
C) enegrecidas no período I e enegrecidas no período II, e em 
ambos os períodos a planta não realizaria fotossíntese, mas 
apenas respiração.
D) de cor verde no período I e de cor vermelha no período II, 
e a taxa de fotossíntese seria maior no período I do que no 
período II.
E) de cor verde no período I e de cor verde no período II, e a 
taxa de fotossíntese seria a mesma em ambos os períodos.
03. (Enem/2017.1) A epilação a laser (popularmente conhecida 
como depilação a laser) consiste na aplicação de uma fonte de 
luz para aquecer e causar uma lesão localizada e controlada 
nos folículos capilares. Para evitar que outros tecidos sejam 
danifi cados, selecionam-se comprimentos de onda que são 
absorvidos pela melanina presente nos pelos, mas que não 
afetam a oxi-hemoglobina do sangue e a água dos tecidos da 
região em que o tratamento será aplicado. A fi gura mostra 
como é a absorção de diferentes comprimentos de onda pela 
melanina, oxi-hemoglobina e água.
400
0
12,5
25,0
37,5
50,0
Melanina
A
bs
or
çã
o 
(%
)
Comprimento de onda (nm)
Oxi-hemoglobina
500 600 700 800 900 1000 1100
MACEDO, F.S.; MONTEIRO, E. O. Epilação com laser e luz intensa pulsada
Revista Brasileira de Medicina
Disponível em: <www.moreirajr.com.br>. Acesso em: 4 set. 2015. Adaptado.
 Qual é o comprimento de onda, em nm, ideal para a epilação 
a laser?
A) 400 B) 700
C) 1100 D) 900
E) 500
04. (Enem/2015.1) A radiação ultravioleta (UV) é dividida, de acordo 
com três faixas de frequência, em UV-A, UV-B e UV-C, conforme 
a fi gura.
7,47 x 1014 9,34 x 1014
Frequência (s-1)
UV-A UV-B UV-C
1,03 x 1015 2,99 x 1015
Para selecionar um fi ltro solar que apresente absorção máxima 
na faixa de UV-B, uma pessoa analisou os espectros de absorção 
da radiação UV de cinco fi ltros solares:
Comprimento de onda (nm)
Filtro solar I
Filtro solar II
Filtro solar III
Filtro solar IV
Filtro solar V
240
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
290 340 390 440
A
bs
or
bâ
nc
ia
(u
ni
da
de
s 
ar
bi
tr
ár
ia
s)
Considere:
Velocidade da luz = 3,0 ⋅ 108 m/s e 1 nm = 1,0 ⋅ 10–9 m.
O fi ltro solar que a pessoa deve selecionaré o 
A) V B) IV
C) III D) II
E) I
05. (Unicentro-PR/2015.2) Um estudante segura um livro cuja capa 
possui listras nas cores verde e branca, isso quando é iluminado 
com luz branca.
Considerando que o estudante entra em uma sala iluminada 
com luz vermelha monocromática, as listras serão observadas 
com as cores
A) vermelha e branca. B) verde e branca.
C) verde e vermelha. D) marrom e vermelha.
E) preta e vermelha.
Exercícios Propostos
01. (Unitau-SP/2014.2) Um feixe de luz, ao incidir em uma superfície 
de separação de dois meios, pode sofrer três processos: 
reflexão, refração e absorção. Sobre esses três processos, 
é correto afi rmar que
A) a luz refratada é o retorno de um feixe luminoso que não 
passa de um meio para outro.
B) a luz refl etida é a passagem do feixe luminoso de um meio 
para outro.
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ciÊncias da natureZa e suas tecnoloGiasFísica IV
Anual – Volume 1
C) um corpo vermelho, iluminado por uma luz branca, absorve 
todas as cores.
D) a luz refl etida é o retorno do feixe luminoso que não passa 
de um meio para outro.
E) a luz refratada é a passagem do feixe luminoso de um meio 
para outro, com alteração na sua frequência de emissão.
02. (UEL-PR/2002.2) É hábito comum entre os brasileiros assar 
carnes envolvendo-as em papel-alumínio, para se obter um 
bom cozimento. O papel-alumínio possui um dos lados mais 
brilhante que o outro. Ao envolver a carne com o papel-
alumínio, a maneira mais correta de fazê-lo é:
A) Deixar a face mais brilhante do papel em contato direto com 
a carne, para que ele refl ita as ondas eletromagnéticas na 
região do infravermelho de volta para a carne, elevando nela 
a energia interna e a temperatura.
B) Deixar a face menos brilhante em contato direto com a 
carne, para que as ondas eletromagnéticas na região do 
infravermelho sejam refl etidas para o interior do forno ou 
churrasqueira e, com isso, seja preservado o calor próximo 
à carne.
C) Deixar a face menos brilhante em contato direto com a carne, 
para que as ondas eletromagnéticas na região do visível 
ao ultravioleta sejam refl etidas para o interior do forno ou 
churrasqueira e, com isso, seja preservado o calor próximo 
à carne.
D) Deixar a face mais brilhante em contato direto com a carne, 
para que ele refl ita as ondas eletromagnéticas na região do 
ultravioleta de volta para a carne, pois esta é a radiação que 
mais responde pelo aquecimento da carne.
E) Deixar a face menos brilhante em contato direto com a carne, 
para que as ondas eletromagnéticas na região do ultravioleta 
sejam refl etidas para o interior do forno ou churrasqueira, 
e com isso seja preservado o calor próximo à carne.
03. (IFSUL-RS/2012.1) Quando mergulhamos em uma piscina, 
parece que nossas pernas tiveram o seu tamanho encurtado. 
Isso ocorre porque a luz tem a sua velocidade de propagação 
alterada, quando passa do ar para a água.
O fenômeno físico citado chama-se
A) refl exão da luz. B) dispersão da luz.
C) refração da luz. D) absorção da luz.
04. (FEI-SP/2015.1) Em uma exposição de quadros, uma pintura 
colorida é iluminada por uma luz branca, e o observador 
enxerga várias cores. A percepção das cores pelo observador 
depende da
A) refl exão da luz pela pintura.
B) absorção da luz pela pintura.
C) difração da luz pela pintura.
D) refração da luz pela pintura.
E) interferência da luz pela pintura.
05. (Unirio-RJ/2005) Nas estradas que atravessam serras, é comum 
observarmos placas onde se diz: “Em dias de neblina, utilize 
farol baixo”.
Esta determinação é apresentada porque a luz emitida pelo 
farol
A) alto refrata na neblina e por isso ofusca o motorista.
B) baixo não reflete na neblina e por isso não ofusca o 
motorista.
C) alto refl ete na neblina e por isso ofusca o motorista.
D) baixo se dispersa na neblina e por isso não ofusca o 
motorista.
E) alto ou baixo não refrata na neblina e por isso não ofusca 
o motorista.
06. (Unifenas-MG/2016.2) A bandeira japonesa é branca, com um 
círculo central vermelho, sob iluminação natural. Caso seja 
colocada em um quarto escuro e, em seguida, iluminada com 
um fonte de luz amarela, o que poderia ser visto?
A) Uma bandeira amarela com um círculo vermelho.
B) Uma bandeira amarela com um círculo preto.
C) Uma bandeira vermelha com um círculo amarelo.
D) Apenas o círculo vermelho.
E) Nada poderia ser visto, pois a luz amarela seria absorvida 
e, consequentemente, a bandeira estaria preta dentro do 
quarto escuro.
07. (Enem/2013.1) Em um experimento foram utilizadas duas 
garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, 
acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da 
distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns 
minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada 
foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as 
temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu 
acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio 
térmico com o ambiente.
Termômetro
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em 
comparação à da branca, durante todo experimento, foi
A) igual no aquecimento e igual no resfriamento.
B) maior no aquecimento e igual no resfriamento.
C) menor no aquecimento e igual no resfriamento.
D) maior no aquecimento e menor no resfriamento.
E) maior no aquecimento e maior no resfriamento.
08. (Vunesp/UFTM-MG/2012.1-CG) O gráfi co ilustra o espectro 
de absorção da luz pelas clorofilas a e b, em diferentes 
comprimentos de onda. Elas são duas das principais clorofi las 
presentes nos eucariontes fotossintetizantes.
clorofila a
clorofila b
(www.austinee.edu)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
pe
rc
en
tu
al
 d
e 
ab
so
rç
ão
comprimento de onda (nm)
0
violeta azul verde amarelo laranja vermelho
400 450 500 550 600 650 700
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ciÊncias da natureZa e suas tecnoloGias Física IV
Anual – Volume 1
 Suponha que três plantas (I, II e III) da mesma espécie fi caram 
expostas diariamente aos comprimentos de onda 460 nm, 
550 nm e 660 nm por um mês, respectivamente. É possível 
supor que
A) todas sucumbiram depois desse período, devido à falta de 
reservas orgânicas.
B) apenas a planta II conseguiu sintetizar matéria orgânica 
sufi ciente para crescer.
C) as plantas I e III conseguiram sintetizar matéria orgânica 
sufi ciente para crescerem.
D) todas permaneceram no seu ponto de compensação fótico 
durante esse período.
E) a planta II respirou e as outras realizaram somente a 
fotossíntese para crescer.
09. (Unesp/2010) Um professor de física propôs aos seus alunos 
que idealizassem uma experiência relativa ao fenômeno 
luminoso. Pediu para que eles se imaginassem numa sala 
completamente escura, sem qualquer material em suspensão 
no ar e cujas paredes foram pintadas com uma tinta preta 
ideal, capaz de absorver toda a luz que incidisse sobre ela. 
Em uma das paredes da sala, os alunos deveriam imaginar 
uma fonte de luz emitindo um único raio de luz branca 
que incidisse obliquamente em um extenso espelho plano 
ideal, capaz de refl etir toda a luz nele incidente, fi xado na 
parede oposta àquela na qual o estudante estaria encostado 
(observe a fi gura).
olho do estudante
fonte de luz
raio de luz
espelho
Se tal experiência pudesse ser realizada nas condições ideais 
propostas pelo professor, o estudante dentro da sala
A) enxergaria somente o raio de luz.
B) enxergaria somente a fonte de luz.
C) não enxergaria nem o espelho, nem o raio de luz.
D) enxergaria somente o espelho em toda sua extensão.
E) enxergaria o espelho em toda sua extensão e também o raio 
de luz.
10. (UEPB/2009) Num dia de sol intenso, com o intuito de diminuir 
a intensidade da radiação solar que penetra em sua cozinha, 
através de uma porta de vidro transparente, a dona de casa 
decidiu abri-la. Com base nesta atitude, analise as seguintes 
proposições:
I. Ela foi feliz com tal procedimento, porque a intensidade da 
radiação solar na cozinha diminuiu, já que os raios solares 
são concentrados na cozinha pela porta de vidro;
II. Ela foi feliz com tal procedimento, porquea intensidade da 
radiação solar diminuiu devido à convecção solar provocada 
pela radiação;
III. Ela não teve sucesso com este procedimento, pois ao abrir 
a porta de vidro, parte da luz solar que antes era refl etida, 
agora não é mais, assim a intensidade da radiação solar no 
interior da cozinha aumentou;
IV. Ela não teve sucesso, uma vez que a intensidade da radiação 
solar no interior de sua cozinha permanece constante.
Das proposições anteriores apresentadas, está(ão) correta(s):
A) Somente I B) Somente III 
C) Somente II D) Somente IV
E) Somente I e II
Aula 03: 
Espelhos Planos I
(Simetria e Campo Visual) 
Introdução
Espelhos planos são superfícies planas e bem polidas onde 
a refl exão especular da luz se destaca em relação aos outros 
fenômenos.
br
un
o1
35
/1
23
RF
/E
as
yp
ix
Figura 3.1: Exemplo de um espelho plano
Apesar das imagens conjugadas por um espelho plano não 
apresentarem distorções, elas sofrem uma inversão horizontal, 
trocando a esquerda pela direita, como é possível ver na fi gura 
anterior, onde a imagem da mão direita da modelo parece apontar 
para sua “mão esquerda”.
superfície refletora
superfície opaca
Figura 3.2: Representação esquemática de um espelho plano
Leis da refl exão luminosa
As leis da refl exão valem para qualquer superfície, todavia para 
nossos fi ns, consideraremos apenas superfícies planas.
Sejam os planos a e b, os raios incidente (RI), refl etido (RR) e a reta N, 
conforme a fi gura adiante.
i r
RI RR
N
S
�
�
Figura 3.3: As leis da refl exão luminosa
Empiricamente demonstra-se que:
C-5 H-18
C-6 H-22Aula
03
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ciÊncias da natureZa e suas tecnoloGiasFísica IV
Anual – Volume 1
1ª Lei
Os raios incidentes (RI) e refl etido (RR), bem como a reta 
normal (N) são coplanares.
i = r
2ª Lei 
Os ângulos de incidência (i) e refl exão (r) possuem a mesma 
medida.
Princípio da Simetria
Sejam o espelho plano E e um ponto objeto O, colocado a 
uma distância x, em relação à superfície do espelho.
E
O
O’
y
x
Figura 3.4: Simetria em um espelho plano
Prolongando-se os raios refl etidos notamos que a imagem 
O’ (cruzamento dos raios refl etidos) se forma atrás do espelho 
formando um ponto imagem virtual a uma distância y deste.
Tomando a fi gura anterior destacamos os triângulos ABO e 
ABO’, conforme a fi gura seguinte.
E
O
O’
y
x
AB
�
�
Figura 3.5: Demonstrando a simetria
De acordo com a 2ª lei, os ângulos a e b são iguais e, 
portanto, os triângulos são congruentes, e as medidas x e y iguais!
Isto demonstra a simetria em relação às distâncias entre 
pontos objeto e imagem em relação ao espelho.
Natureza das imagens num espelho plano
Na primeira aula deste curso de Óptica Geométrica falamos 
sobre ponto objeto e ponto imagem, conceitos de extrema 
relevância para classifi car a natureza das imagens conjugadas por 
espelhos, como veremos a seguir.
No exemplo anterior partimos de um ponto objeto real e, 
a partir dele, encontramos um ponto imagem virtual, será que o 
contrário se verifi ca? A resposta é sim!
A justifi cativa: Princípio da Reversibilidade, segundo o qual 
o caminho percorrido pelos raios não se altera quando trocamos o 
sentido de propagação.
Basta permutar as posições e verifi car, como veremos na 
fi gura adiante:
E
O’ (ponto imagem real)
O (ponto objeto virtual)
Figura 3.6: A natureza das imagens conjugadas por um espelho plano 
é sempre oposta à natureza do objeto, ou seja, de objetos reais são 
conjugadas imagens virtuais e vice-versa.
A natureza das imagens produzidas ou conjugadas por um 
espelho plano é sempre oposta à natureza do objeto, ou seja:
Natureza do objeto Natureza da imagem
Objeto real Imagem virtual
Objeto virtual Imagem real
Reversão das imagens. Enantiomorfi smo
Conforme dito no início desta aula, as imagens formadas 
por um espelho plano apresentam uma inversão horizontal, ou 
seja, trocam a direita pela esquerda, este fenômeno é reversão ou 
enantiomorfi smo, uma consequência da simetria.
Para entendermos melhor, considere a próxima fi gura.
E
Física Física
Figura 3.7: Objeto diante de um espelho plano
e sua imagem enantiomorfa 
Por essa razão, veículos de socorro ou policiamento utilizam 
nomes ao contrário a fi m de que os motoristas que trafegam à 
sua frente os percebam com maior facilidade através do espelho 
retrovisor. Como mostrado na fi gura adiante.