UNICAMP 2008 (2ª fase) — questão 12 de Física

Enunciado em texto
Para espelhos esféricos nas condições de Gauss, a distância do objeto ao espelho, p, a distância da imagem ao espelho, , e o raio de curvatura do espelho, R, estão relacionados através da equação . O aumento linear transversal do espelho esférico é dado por , onde o sinal de A representa a orientação da imagem, direita quando positivo e invertida, quando negativo.
Em particular, espelhos convexos são úteis por permitir o aumento do campo de visão e por essa razão são freqüentemente empregados em saídas de garagens e em corredores de supermercados. A figura ao lado mostra um espelho esférico convexo de raio de curvatura R. Quando uma pessoa está a uma distância de 4,0 m da superfície do espelho, sua imagem virtual se forma a 20 cm deste, conforme mostra a figura. Usando as expressões fornecidas acima, calcule o que se pede.
(Figura: uma pessoa de altura H, de pé, a 4,0 m da superfície de um espelho convexo; atrás do espelho, a 20 cm da superfície, aparece a imagem direita e pequena, de altura h; o centro de curvatura C fica atrás do espelho, à distância R da superfície.)
a) O raio de curvatura do espelho.
b) O tamanho h da imagem, se a pessoa tiver H = 1,60 m de altura.
(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 2008, 2ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: (a) o raio de curvatura do espelho convexo; (b) a altura da imagem da pessoa.
Item (a) — sinais. O objeto é real: p = +4,0 m. A imagem é virtual (atrás do espelho): m. Na equação de Gauss:
O sinal negativo indica espelho convexo. O raio de curvatura mede cerca de 42 cm.
Item (b) — aumento.
A imagem tem 8,0 cm e é direita (A positivo), como no desenho.
⚠️ A armadilha: usar m, esquecendo que imagem virtual tem sinal negativo. Aí 2/R = 5,25 e R ≈ 38 cm, positivo, o que seria um espelho côncavo. A figura e a palavra “virtual” mandam usar o sinal negativo.
A ideia em uma frase: na equação de Gauss, imagem virtual entra com sinal negativo, e um R negativo confirma que o espelho é convexo.
Resposta: (a) cm, isto é, raio de curvatura de cerca de 42 cm (o sinal negativo indica espelho convexo); (b) h = 8,0 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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