PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 41 da UFPR 2007
Um estudante usando uma lupa sob a luz do sol consegue queimar uma folha de papel devido à concentração dos raios do sol em uma pequena região. Ele verificou que a maior concentração dos raios solares ocorria quando a distância entre o papel e a lente era de 20 cm. Com a mesma lupa, ele observou letras em seu relógio e constatou que uma imagem nítida delas era obtida quando a lente e o relógio estavam separados por uma distância de 10 cm. A partir dessas informações, considere as seguintes afirmativas:
- A distância focal da lente vale f = 20\text{ cm}.
- A imagem das letras formada pela lente é invertida e virtual.
- A lente produz uma imagem cujo tamanho é duas vezes maior que o tamanho das letras impressas no relógio.
Assinale a alternativa correta.
- ASomente a afirmativa 1 é verdadeira.
- BSomente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
- CSomente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
- DSomente a afirmativa 2 é verdadeira.
- ESomente a afirmativa 3 é verdadeira.
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Resolução comentada
Raios do Sol chegam praticamente paralelos e convergem no foco da lente. Como a maior concentração ocorre a 20 cm, a distância focal é f = 20\ \text{cm}. A afirmativa 1 é verdadeira.
Agora o relógio: o objeto está a p = 10\ \text{cm} da lente, ou seja, entre a lente e o foco (p < f). Nesse caso a lupa forma imagem virtual, direita e maior. A afirmativa 2 é falsa, pois a imagem não é invertida.
Para o tamanho da imagem, usamos a equação de Gauss:
- \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{p} + \dfrac{1}{p'}
- \dfrac{1}{20} = \dfrac{1}{10} + \dfrac{1}{p'}
- \dfrac{1}{p'} = \dfrac{1}{20} - \dfrac{2}{20} = -\dfrac{1}{20}, logo p' = -20\ \text{cm} (negativo: imagem virtual).
Aumento linear:
O sinal positivo confirma imagem direita, e o módulo 2 mostra que ela é duas vezes maior que as letras. A afirmativa 3 é verdadeira.
Portanto, só as afirmativas 1 e 3 estão corretas.
Alternativa C.
Pegadinha: A afirmativa 2 engana quem lembra que lentes convergentes formam imagem invertida, esquecendo que com o objeto dentro do foco (10 < 20 cm) a imagem é virtual e direita.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AIgnora que a afirmativa 3 também é verdadeira: o aumento calculado é +2.
- BConsidera a afirmativa 2 verdadeira e a 1 falsa, mas a imagem é direita, e f=20 cm está correto.
- DDiz que a imagem é invertida, o que não ocorre com objeto entre a lente e o foco.
- EOmite a afirmativa 1, que é verdadeira, pois o foco está onde os raios solares se concentram.
Assunto: Lentes esféricas.
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Fonte: UFPR 2007 · 1ª fase. Prova oficial ↗