Questões de Concurso sobre Espelhos Esféricos

Um observador posicionado exatamente sobre o foco (F) de um espelho côncavo é capaz de ver a imagem nítida do seu rosto formada no espelho. Isso acontece, pois, a córnea, o humor aquoso e o cristalino, que constituem o sistema de lentes do nosso olho, atuam como uma lente convergente, que conjuga a imagem do rosto do observador sobre a retina. Como resultado, é formada uma imagem invertida de tamanho h, sobre o foco do sistema de lentes do olho (F’). Esse fenômeno está ilustrado na figura abaixo. Na imagem, H representa o tamanho do objeto (o rosto do observador).

Fonte: https://www.scielo.br/j/rbef/a/GxsGrNDTRxmTkNWLTfxf84n/?format=pdf&lang=pt

Assinale a alternativa correta.

Um estudante observou uma barra metálica que estava em frente a um espelho côncavo do laboratório de física e fez as seguintes anotações: “o objeto está à esquerda do centro de curvatura, raio do espelho igual a 20 cm, distância da imagem ao vértice igual a 12 cm e tamanho da imagem igual a 2 cm”.

Com os dados, o estudante calculou o tamanho real do objeto. O valor correto para o tamanho do objeto, em cm, é:

Um objeto real mede 8 cm de altura e está localizado a uma distância de 80 cm de um espelho côncavo. Sabendo-se que o espelho tem uma distância focal de 60 cm, qual é o valor absoluto do tamanho da imagem formada?

No laboratório de física, o filamento de uma lâmpada de altura 6 mm está a uma distância de 15,0 cm à frente de um espelho côncavo, que forma uma imagem sobre uma parede situada a uma distância de 2,25 m do espelho. Qual é a distância focal do espelho e qual o tamanho da imagem projetada na parede, respectivamente?

São propriedades dos espelhos esféricos de Gauss:

I. todo raio de luz que incidir no espelho esférico “passa” pelo foco principal e refletese paralelamente ao eixo principal;

II. todo raio de luz que incide no espelho esférico, paralelamente ao eixo principal, ao refletir-se, “passa” pelo foco principal;

III. todo raio de luz que incidir no espelho esférico passa, efetivamente ou através de prolongamento, pelo centro de curvatura e reflete-se sobre si mesmo;

IV. todo raio de luz que incide no espelho esférico, obliquamente ao eixo principal, ao refletir-se, “passa” pelo respectivo foco secundário;

V. todo raio de luz que incide no vértice do espelho esférico, ao refletir-se, forma com o eixo principal um ângulo de reflexão igual ao de incidência.

Estão corretas:

Um espelho côncavo e outro convexo, de mesmo eixo principal, ambos de distância focal igual a 36cm, estão frente a frente, sendo 1m a distância entre seus vértices. Entre eles deve ser colocado um objeto perpendicular ao eixo principal em uma posição tal que ambos os espelhos conjuguem a esse objeto imagens de mesmo tamanho.

Nesse caso, o objeto deve ser colocado a uma distância do espelho côncavo igual a

Durante uma consulta odontológica, um tutor de física foi surpreendido por uma pergunta do dentista. O doutor queria identificar o tipo e a distância focal do espelho para observar uma imagem direita e com o dobro do tamanho dos dentes do paciente, quando o espelho estivesse a uma distância de 1,25 cm de um dente. Neste caso, a resposta correta a ser apresentada pelo tutor é

Uma aplicação comum dos espelhos esféricos é o espelho dental, cujo objetivo é formar uma imagem direita e ampliada do dente. Nesse contexto, o espelho deve ser côncavo, com uma distância focal maior que a distância entre o dente e o centro de curvatura do espelho.

Considere a situação ilustrada pela figura a seguir, onde AB é um objeto real e A’B’, sua imagem.

Sabendo que o tamanho do objeto AB é o dobro de sua imagem A’B’, é possível afirmar que o raio de curvatura do espelho é

Um corpo cuja imagem conjugada em um espelho esférico é virtual, direita e duas vezes maior que o objeto encontra-se a 8 cm do vértice desse espelho. Se esse corpo se afastar do espelho a uma velocidade de 2 cm/s, qual será o intervalo de tempo para que a imagem refletida no espelho deixe de ser virtual e maior e passe a ser real e com o mesmo tamanho do objeto?

Em uma aula de física experimental foi utilizado um espelho côncavo com um suporte graduado, um objeto e um anteparo. A distância focal do espelho é igual a X em relação ao vértice do espelho. O objeto foi colocado sobre o eixo principal do espelho a 3X do vértice.

Com base nessa situação a imagem captada no anteparo é

Quando um objeto real foi colocado perpendicularmente sobre o eixo principal a 20 cm do vértice de um espelho côncavo, não se observou a formação de imagem (imagem imprópria). Então decidiu afastar o objeto 40 cm do ponto no qual o objeto foi inicialmente colocado, mas mantendo o objeto sobre o eixo e a frente da superfície refletora. Nesta nova situação, qual o valor do aumento linear transversal observado?

As lentes esféricas utilizadas em um telescópio refrator podem produzir imagens borradas e coloridas que podem estar relacionadas à aberração esférica e à aberração cromática.

O Exploratorium é um museu em São Francisco, nos Estados Unidos, que permite aos visitantes explorar o mundo através da ciência, da arte e da percepção humana. Sua missão é criar experiências baseadas em questionamentos que transformem o aprendizado em todo o mundo.

Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/Exploratorium. Acesso em: 24 maio 2022 (adaptado).

Analise as imagens a seguir, formadas pelo espelho côncavo gigante desse museu.

Imagem 1

Disponível em: https://www.sfgate.com/opinion/article/ Exploratorium-to-the-bay-and-beyond-4433930.php.Acesso em: 28 maio 2022.

Imagem 2

Disponível em: https://www.nytimes.com/2013/04/18/science/ in-new-home-exploratorium-widens-its-interactive-appeal.html. Acesso em: 28 maio 2022.

Considerando essas imagens, assinale a alternativa correta.

Um espelho côncavo forma uma imagem real situada a uma distância três vezes maior do que a do objeto ao espelho. O espelho é movido 10 cm ao longo de seu eixo principal e mais uma vez uma imagem nítida do objeto é obtida. Desta vez, a distância da imagem é duas vezes maior que a do objeto. Encontre a distância focal do espelho.

A figura B ilustra o princípio de Huygens aplicado a uma frente de onda que atinge um espelho.

Um novo telescópio chamado James Webb foi lançado pela NASA. Ele é, basicamente, um grande observatório espacial que consegue enxergar objetos – como estrelas, galáxias e exoplanetas – super distantes no espaço. Sua massa é de 6,5 toneladas e seu espelho primário tem 6,5 m de diâmetro, com cerca de 50m de distância focal.

Disponível em: https://g1.globo.com/ciencia/noticia/2021/10/29/nasa-lanca-telescopio-que-supera-o-hubble-conheca-o-james-webb-criado-para-captar-as-primeiras-galaxias-do-universo.ghtml

Ele ficará a 1,5 milhões de quilômetros da Terra em um ponto chamado Lagrange Terra-Sol L2. Considere agora que seu foguete seja puntiforme e, ao deixá-lo nesse ponto, ele vai se distanciando do telescópio seguindo a função horária x(t)=3t.

Considerando-se que x(t) é dado em metros e “t” em segundos, qual é, em m/s, o valor do módulo da velocidade instantânea da imagem do foguete no centro do intervalo onde ela é real, maior e invertida?

Quando os raios incidentes sobre um espelho esférico não são paraxiais, diferentemente de um espelho plano, não ocorre a formação de uma imagem pontual exata de um objeto pontual, ou seja, a imagem é borrada; este fato constitui uma aberração conhecida como aberração esférica.

A figura a seguir mostra um objeto O colocado a uma distância R à esquerda de um espelho esférico convexo que tem um raio de curvatura R. O ponto C é o centro de curvatura do espelho.

Nesse caso, a imagem formada pelo espelho está

Um arranjo óptico, representado pela Figura 1, é constituído de um objeto luminoso bidimensional alinhado com o centro óptico e geométrico de um suporte S que pode ser ocupado individualmente por uma lente esférica convergente (L1), uma lente esférica divergente (L2), um espelho esférico gaussiano convexo (E1), um espelho esférico gaussiano côncavo (E2) ou por um espelho plano (E3).

Considere que todos os elementos gráficos, que podem ser instalados no suporte, sejam ideais e que o arranjo esteja imerso no ar.

Utilizando-se, aleatória e separadamente, os elementos L1, L2, E1, E2 e E3, no suporte S, pode-se observar as imagens I1, I2, I3, I4 e I5 conjugadas por esses elementos, conforme Figura 2.

Nessas condições, a única sequência que associa corretamente cada elemento gráfico utilizado à sua possível imagem conjugada, I1, I2, I3, I4 e I5, respectivamente, é