Santa Marcelina 2016 — questão 54 de Física
Enunciado em texto
Leia o texto para responder às questões 53 e 54.
O farol de navegação é uma torre alta que possui em seu topo uma fonte luminosa que serve para sinalizar pontos importantes das rotas e alertar sobre perigos.
[Foto: um forte de pedra, com paredes caiadas no alto, e um farol listrado de preto e branco erguendo-se atrás dele, sob céu azul.]
(http://brasilvip.net)
Alguns faróis possuem um mecanismo giratório que, ao longo de uma volta completa, lança um feixe de luz intensa e horizontal. Durante a noite, quem olha para a direção do farol, pode ver um brilho luminoso que pisca em intervalos de tempo iguais.
Para projetar os feixes de luz desejados, os faróis de navegação utilizam poderosas lâmpadas colocadas diante de lentes especiais.
Supondo que as lentes usadas nos faróis sejam esféricas, para obter os feixes desejados, as lâmpadas devem estar, relativamente ao eixo principal da lente, sobre
(A) um dos focos, sendo a lente divergente.
(B) a superfície da lente, sendo a lente convergente.
(C) um dos focos, sendo a lente convergente.
(D) um dos pontos antiprincipais, sendo a lente convergente.
(E) um dos pontos antiprincipais, sendo a lente divergente.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2016 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: onde pôr a lâmpada, e com que tipo de lente, para obter um feixe intenso que vai longe sem se espalhar.
Passo 1 — o feixe desejado. Para iluminar longe, o feixe tem de sair paralelo (sem abrir), concentrando a luz numa direção.
Passo 2 — a propriedade do foco. Numa lente convergente, todo raio que passa pelo foco principal objeto sai paralelo ao eixo principal (é o caminho inverso dos raios paralelos que convergem para o foco). Então a lâmpada fica no foco de uma lente convergente.
Por que não as outras: (A) e (E) usam lente divergente, que só abre os feixes e nunca os torna paralelos a partir de uma fonte real. (B) com a lâmpada encostada na lente, a luz sai quase como sairia sem lente: espalhada. (D) no ponto antiprincipal (a 2f), os raios convergem do outro lado, no outro ponto antiprincipal, e depois voltam a se abrir.
⚠️ A armadilha: marcar (D), lembrando que no ponto antiprincipal a imagem é “do mesmo tamanho”. Isso é sobre formação de imagem; para um feixe paralelo, a fonte tem de estar no foco.
A ideia em uma frase: fonte no foco de uma lente convergente: os raios saem paralelos, e o feixe vai longe.
Resposta: alternativa C (sobre um dos focos, com lente convergente).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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