Questão 1 · ONC 2025 · 2º ano do ensino médio · Questão 17média
Uma estudante do Ensino Médio foi passar férias em uma casa de praia e resolveu mergulhar com uma antiga máscara de mergulho. A parte da máscara que fica à frente dos olhos é de vidro, permitindo que exista uma separação entre a região interna da máscara e a água. Assim, os olhos ficam em contato com o ar durante o mergulho e podem receber luz do meio aquático. Nessa máscara, a parte de vidro é uma lâmina de faces paralelas.
Fonte: Equipe ONC.
Em certo momento, quando as faces da lâmina de vidro estavam na vertical, a menina observou dois peixes e imaginou dois raios vindo deles: R1 em uma direção oblíqua e R2 na direção horizontal, conforme imagem acima.
Sabendo que o índice de refração do vidro é maior que o da água, identifique a alternativa correta sobre a situação apresentada.
A
O raio R2 não sofre refração, nem desvio, ao atravessar a lâmina de vidro.
B
O raio R1 pode sofrer reflexão total quando passa da água para o vidro.
C
Se R1 for policromático, sofre dispersão ao atravessar a lâmina de vidro.
D
A luz mantém sua velocidade durante o trajeto da água para o ar.
E
O desvio angular total do raio R1 ao atravessar a lâmina de vidro é nulo.
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Gabarito: C (elaborado pelo Treinamento 101)
O índice de refração do vidro varia com a cor da luz. Um raio oblíquo e policromático (como R1) se refrata com ângulos um pouco diferentes para cada cor: sofre dispersão.
As outras falham:
R2 chega na direção da normal: não desvia, mas sofre refração (a velocidade muda).
Reflexão total só ocorre do meio de maior índice para o de menor. Da água para o vidro (índice maior), não há.
A luz muda de velocidade ao passar de um meio para outro.
Na lâmina de faces paralelas, o raio sai paralelo ao de entrada só se os meios dos dois lados forem iguais. Aqui ele entra pela água e sai no ar, então há desvio angular.
Resposta: C
Dica: refração é mudança de velocidade; o desvio de direção só aparece quando a incidência é oblíqua.
Questão 2 · ONC 2024 · 1º ano do ensino médio · Questão 19média
A fotografia abaixo mostra uma trincheira inglesa na Turquia, onde ocorreram as batalhas de Gallipoli, durante a Primeira Guerra Mundial. Nela, vemos um soldado usando um periscópio para fins militares: observar a região e se proteger. Ainda que usados para fins bélicos, eles também são usados em atividades pedagógicas nas escolas. Professoras e professores utilizam em suas aulas ou em experiências em feiras de ciências.
Fonte: pt.wikipedia.org
Mais abaixo, vemos dois modelos de periscópio: um com espelhos planos e outro com prismas.
Fonte: Equipe ONC.
Sobre o funcionamento dos periscópios e os fenômenos ópticos que ocorrem nesses modelos, identifique a alternativa correta.
A
No periscópio com prismas, cada raio de luz que chega ao observador C refrata 2 vezes.
B
As imagens formadas pelos periscópios da região que o observador deseja ver são reais.
C
A luz que atravessa esse prisma sofre muita dispersão devido aos grandes ângulos de incidência.
D
O campo visual do periscópio com prismas é maior que o com espelhos planos.
E
O periscópio com prismas é mais eficiente porque absorve menos luz.
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Gabarito: E (elaborado pelo Treinamento 101)
Nos dois periscópios a luz muda de direção duas vezes, em 90°.
Com espelhos, a luz reflete na superfície metálica, que sempre absorve parte da luz.
Com prismas, a luz entra quase perpendicular à face, chega à face inclinada com ângulo maior que o ângulo limite e sofre reflexão total. Na reflexão total praticamente nada é absorvido.
Por isso o periscópio de prismas é mais eficiente: a imagem sai mais clara.
Por que as outras erram:
A: a mudança de direção é por reflexão total; a luz entra e sai perpendicularmente às faces e não é desviada por refração.
B: dois espelhos planos (ou dois prismas) formam imagem virtual, como um espelho plano.
C: como a luz entra e sai perpendicular às faces, quase não há dispersão de cores.
D: o campo visual depende do tamanho do tubo e das peças, não de trocar espelho por prisma.
Resposta: E
Dica: reflexão total acontece quando a luz vai do meio mais refringente para o menos refringente com ângulo maior que o limite, sem perda por absorção.
Questão 3 · ONC 2023 · 8º e 9º anos · Questão 15fácil
Um aluno, que estava aprendendo sobre o uso de lentes corretivas, com dúvidas sobre o assunto, decidiu perguntar à Inteligência Artificial. A seguir encontra-se um print da tela do seu computador.
Fonte: Equipe ONC.
Sobre os tipos mais comuns de problemas relacionados à visão, assinale a alternativa que melhor relaciona a condição com a sua explicação.
A
A presbiopia faz com que a pessoa apresente uma visão “embaçada”, pois a imagem está sendo formada em vários pontos da sua retina e o uso de lentes cilíndricas resolveria o problema.
B
A miopia faz com que a pessoa apresente dificuldade em enxergar objetos de longe, pois a imagem é formada após a retina e o uso de lentes divergentes resolveria o problema.
C
A hipermetropia faz com que a pessoa apresente dificuldade em enxergar objetos de perto, pois a imagem é formada após a retina e o uso de lentes convergentes resolveria o problema.
D
O uso de lentes bifocais e multifocais são indicadas, respectivamente, para pessoas que apresentem miopia e astigmatismo, pois estas apresentam dificuldade para enxergar de perto e vista ‘embaçada”.
E
O astigmatismo faz com que a pessoa apresente dificuldade de enxergar objetos de longe, apresentando dificuldade de foco, por causa da vista “cansada” que está relacionado com o processo de envelhecimento.
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Gabarito: C
Lembre os quatro problemas citados pela IA:
Miopia: olho "longo"; a imagem de objetos distantes se forma antes da retina. Dificuldade para longe; corrige com lente divergente.
Hipermetropia: olho "curto"; a imagem se forma depois da retina. Dificuldade para perto; corrige com lente convergente.
Astigmatismo: córnea com curvaturas diferentes; a imagem se espalha em vários pontos e a visão fica embaçada; corrige com lente cilíndrica.
Presbiopia (vista cansada): perda da acomodação com a idade; dificuldade para perto; lentes convergentes, bifocais ou multifocais.
A alternativa C descreve a hipermetropia corretamente.
As outras: A troca presbiopia por astigmatismo; B coloca a imagem do míope depois da retina (é antes); D indica bifocais para miopia e astigmatismo (são para presbiopia); E atribui ao astigmatismo a vista cansada da idade, que é a presbiopia.
Resposta: C
Dica: miopia = imagem antes da retina = lente divergente; hipermetropia = depois = convergente.
Questão 4 · ONC 2022 · 2º ano do ensino médio · Questão 12difícil
Na imagem a seguir temos o esquema óptico de dois tipos de telescópios refratores simples: o galileano, construído pelo próprio Galileo (1564-1642) entre 1609 e 1610 e o kepleriano, projetado por Johannes Kepler (1571-1630) em 1611.
Imagem: astro.if.ufrgs (adaptada).
Avalie as afirmações sobre este sistema e assinale a opção correta.
I - No refrator galileano, a imagem não é invertida.
II - Para a ocular galileana, o ponto objeto é virtual.
III - No refrator kepleriano, o ponto imagem real é também o ponto objeto real.
IV - No refrator kepleriano, a imagem da ocular é real e invertida.
A
Apenas as afirmações I, II e III estão corretas.
B
Apenas as afirmações II e IV estão corretas.
C
Todas as afirmações estão corretas.
D
Apenas as afirmações I e II estão corretas.
E
Apenas as afirmações I, III e IV estão corretas.
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Gabarito: A
I. Correta: no galileano, a ocular divergente intercepta os raios antes de eles formarem a imagem; a imagem final é direita (por isso a luneta de Galileu servia para uso terrestre).
II. Correta: a imagem da objetiva se formaria depois da ocular; para a ocular, os raios chegam convergindo para um ponto atrás dela: o objeto é virtual.
III. Correta: no kepleriano, os raios se cruzam antes da ocular: a objetiva forma uma imagem real, que serve de objeto real para a ocular.
IV. Incorreta: a ocular convergente funciona como lupa e dá uma imagem virtual; o conjunto mostra a imagem invertida, mas ela não é real.
Resposta: A (apenas I, II e III).
Dica: ocular como lupa sempre dá imagem virtual; quem inverte a imagem no kepleriano é a objetiva.
ONC 2021 · 2º ano do ensino médio · Questão 5difícil
A imagem abaixo mostra um esquema simplificado do interior de um microscópio óptico. A amostra (objeto a ser observado) fica a uma distância “b” de uma lente delgada convergente chamada de objetiva. Esta lente fica a uma distância “a” de outra lente delgada convergente chamada de ocular, visto que fica próxima do olho do observador.
Fonte: Equipe da ONC.
As lentes objetiva e ocular de um certo microscópio óptico possuíam, respectivamente, distâncias focais iguais a 9 mm e 5 cm. Esse microscópio foi usado para observar microrganismos de uma amostra. O sistema tornou-se estigmático quando a = 13 cm e b = 10 mm. Nessas condições, o tamanho da imagem observada dos microrganismos da amostra era igual a quantas vezes o tamanho dos microrganismos?
A
30
B
45
C
50
D
60
E
75
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Gabarito: B (elaborado pelo Treinamento 101)
1. Objetiva (f = 9 mm, objeto a p = 10 mm): 1/p' = 1/9 − 1/10 = 1/90 → p' = 90 mm = 9 cm. Aumento: A1 = −p'/p = −90/10 = −9.
2. Ocular: a imagem da objetiva fica a 9 cm dela, e a ocular está a 13 cm. Essa imagem é o objeto da ocular, a p = 13 − 9 = 4 cm, dentro da distância focal (f = 5 cm), como numa lupa: 1/p' = 1/5 − 1/4 = −1/20 → p' = −20 cm (imagem virtual). Aumento: A2 = −(−20)/4 = 5.
3. Aumento total: |A1 × A2| = 9 × 5 = 45.
Resposta: B
Dica: no microscópio, a objetiva forma uma imagem real ampliada, e a ocular funciona como lupa sobre ela; o aumento total é o produto dos dois aumentos.
Questão 6 · ONC 2020 · 3º ano do ensino médio · Questão 1média
No século XVII, a Ciência deu um salto significativo na observação da natureza com a criação de instrumentos ópticos mais poderosos. Em 1609, Galileu Galilei aprimorou a luneta e observou o céu com ela, fazendo com que a Astronomia seguisse novos rumos. Em 1665, Robert Hooke conseguiu observar uma célula pela primeira vez, graças ao aperfeiçoamento que fez no microscópio composto. O que esses e outros instrumentos ópticos possuem em comum é a utilização de lentes como seus elementos mais importantes. As lentes produzem mudanças regulares na direção dos raios de luz ao ponto de definir focos para feixes de raios de luz paralelos. Os estudiosos em Óptica sabem que tal propriedade é manifestada em decorrência do formato das lentes e da lei da refração.
Para termos uma noção simplificada da influência produzida pelo formato de uma lente, podemos comparar os efeitos que um bloco transparente constituído por dois prismas invertidos produz em um feixe de raios de luz paralelos (Fig. 1) e os efeitos que uma lente de dimensões semelhantes produz no mesmo feixe de raios de luz paralelos (Fig. 2).
Fonte: equipe da ONC.
Considerando que esses sistemas ópticos estão imersos no ar, identifique a alternativa verdadeira.
A
Para gerar o foco, a curvatura da lente provoca um desvio maior nos raios mais afastados do eixo comum.
B
Esse esquema mostra que blocos transparentes prismáticos podem substituir lentes nos instrumentos ópticos.
C
Todos os raios de luz do feixe incidente, ao atravessarem o bloco transparente, continuam paralelos entre si.
D
Os ângulos de incidência do feixe de raios paralelos são iguais para os raios acima do eixo comum que incidem tanto no bloco transparente, quanto na lente.
E
O bloco transparente e a lente apresentada geram focos reais, logo são sistemas ópticos convergentes.
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Gabarito: A
Bloco de prismas (Fig. 1). Todos os raios acima do eixo batem na mesma face plana, com o mesmo ângulo de incidência, e sofrem o mesmo desvio: saem paralelos entre si, inclinados para baixo. Os de baixo saem paralelos entre si, inclinados para cima. Os dois grupos se cruzam numa região, mas não convergem para um ponto: não há foco.
Lente (Fig. 2). A superfície é curva: quanto mais longe do eixo, mais inclinada ela está em relação ao raio. O ângulo de incidência e o desvio crescem com a distância ao eixo. Os raios de fora se desviam mais e todos se encontram num único ponto, o foco. É a alternativa A.
As outras: - o prisma não forma foco, então não substitui a lente; - os raios de cima e de baixo saem com inclinações opostas, logo nem todos continuam paralelos; - os ângulos de incidência na lente variam com a altura, ao contrário do bloco; - só a lente gera foco real.
Resposta: A.
Dica: a lente é como uma pilha de prismas cada vez mais inclinados à medida que se afasta do eixo.
