UERJ 2022 (Exame Único) — questão 36 de Física

Gabarito AÓptica — lente convergente de projetor (equação de Gauss)Vestibular Estadual · Exame Único
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 36 de Física do UERJ 2022 (Exame Único)

Enunciado em texto

Em uma feira de ciências escolar, foi confeccionado um projetor com peças de baixo custo. Observe o esquema, que ilustra a lente do projetor e um anteparo, sobre o qual é projetada a imagem de um objeto.

[Esquema: o eixo principal da lente é uma reta horizontal. À esquerda, uma lâmpada ilumina o objeto, uma seta verde vertical para cima, apoiada no eixo. A lente é uma linha vertical; à direita dela, o anteparo, outra linha vertical. A distância P vai do objeto à lente; a distância P’, da lente ao anteparo. Do topo do objeto saem dois raios: um paralelo ao eixo, que se desvia na lente e desce cruzando o eixo; outro que passa pelo centro da lente sem desviar. Os dois se encontram no anteparo, abaixo do eixo, onde está a imagem: uma seta verde para baixo, invertida.]

Sabe-se que a distância P do objeto à lente é de 11 cm e a distância P’ entre a imagem e a lente é de 665\dfrac{66}{5} cm.

Com base nas informações, a distância focal da lente, em centímetros, é igual a:

(A) 6

(B) 8

(C) 10

(D) 12

(Enunciado e figura: Vestibular Estadual UERJ 2022, Exame Único — DSEA/UERJ.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ).

Resolução comentada

O que a questão pede: a distância focal da lente, sabendo onde estão o objeto e a imagem projetada.

Passo 1 — o tipo de imagem. A imagem aparece num anteparo, então é real: na equação de Gauss, P’ entra positivo. (É por isso que ela sai invertida, como no esquema.)

Passo 2 — equação de Gauss:

1f=1P+1P′=111+566\frac{1}{f} = \frac{1}{P} + \frac{1}{P'} = \frac{1}{11} + \frac{5}{66}

Com o denominador comum 66:

1f=666+566=1166=16\frac{1}{f} = \frac{6}{66} + \frac{5}{66} = \frac{11}{66} = \frac{1}{6}

f=6 cmf = 6\ \text{cm}

Atalho: f=P P′P+P′=11×13,211+13,2=145,224,2=6f = \dfrac{P\,P'}{P + P'} = \dfrac{11 \times 13{,}2}{11 + 13{,}2} = \dfrac{145{,}2}{24{,}2} = 6 cm.

Conferindo: imagem real de lente convergente exige objeto além do foco: 11 cm > 6 cm. Coerente.

⚠️ A armadilha: tratar a imagem como virtual e subtrair: 1/f=6/66−5/66=1/661/f = 6/66 - 5/66 = 1/66, ou seja, f = 66 cm, fora das alternativas. Imagem que aparece num anteparo é sempre real.

A ideia em uma frase: imagem projetada em anteparo é real, e para ela vale 1/f = 1/P + 1/P’ com tudo positivo.

Resposta: alternativa A (6 cm).

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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