Aula - Lente Divergente.

Uma lente nada mais é que um pedaço de material transparente. As propriedades de uma lente são determinadas pela sua forma. A forma final da lente é atingida depois de um processo demorado de polimento da superfície do material.

É função de uma lente mudar as direção dos raios luminosos que passam através dela. Os raios podem ser dirigidos em direção do eixo principal da lente e, neste caso, ela é chamada de Lente Convergente. Ou podem ser dispersos. Neste caso a lente é chamada de Lente Divergente.

Em equipamentos como as máquinas fotográficas, os microscópios, os telescópios, trabalham conjuntos de lentes de diversas formas. Elas constroem estruturas complexas capazes de manipular a luz de maneira sofisticada. No ensino médio tratamos apenas dos tipos mais simples, isto é, de lentes delgadas (lentes finas).

Lente Divergente - Mostra um dos focos virtuais.

Observe a figura acima. Ela mostra uma lente divergente e um feixe de raios luminosos (linhas vermelhas) incidindo paralelamente ao eixo principal da lente. Repare como eles são espalhados. Nesta situação, o prolongamento dos raios (linha tracejada) convergem para um ponto chamado Foco virtual.

Como os raios são espalhados? Isto é o resultado da forma da lente e das duas refrações que o raio luminoso sofre ao entrar e sair da lente.

Detalhe de lente divergente.

O índice de refração do ar é menor que o da lente. Neste caso, o ângulo de incidência é maior que o ângulo de refração. Então, ao entrar na lente, o raio luminoso se aproxima da reta normal à superfície da lente no ponto de refração.

Observe a figura acima e, se desejar, recorde as definições desses ângulos aqui.

Ao sair, o raio passa de um meio com índice de refração maior para outro de índice menor. Neste caso, o ângulo de incidência é menor que o ângulo de refração. Então, ao sair, o raio luminoso se afasta da reta normal à superfície da lente.

Observe, mais uma vez, a figura acima.

Como resultado das duas refrações os raios luminosos divergem, isto é, eles se afastam do eixo principal da lente. Note que é a forma da lente que define a posição das retas normais e, em consequência, o espalhamento (divergência) dos raios luminosos.

Assista abaixo o vídeo que mostra um feixe de raios luminosos incidindo paralelamente ao eixo principal de uma lente divergente.

Note como os raios luminosos após sair da lente são espalhados. Repare ainda que o raio que incide sobre o eixo principal não sofre mudança de direção.

A relação entre o índice de refração da lente e o índice do meio em que ela está inserida também influi no comportamento ótico da lente. Veja aqui.



Imagem: Direção Geral da Saúde - Portugal.

Imagem dos óculos - miopia: 2cdefeitosdavisao.blogspot.com

Produção do vídeo: Kim Anh.
canal thienthanbongdem9999. no Youtube

Aula - Lente Convergente.

Uma lente nada mais é que um pedaço de material transparente. As propriedades de uma lente são determinadas pela sua forma. A forma final da lente é atingida depois de um processo demorado de polimento da superfície do material.

É função de uma lente mudar as direção dos raios luminosos que passam através dela. Os raios podem ser dirigidos em direção do eixo principal da lente. Neste caso ela é chamada de Lente Convergente. Ou podem ser dispersos . Neste caso a lente é chamada de Lente Divergente.

Em equipamentos como as máquinas fotográficas, os microscópios e os telescópios trabalham conjuntos de lentes de diversas formas. Elas constroem estruturas complexas capazes de manipular a luz de maneira sofisticada. No ensino médio tratamos apenas dos tipos mais simples, isto é, de lentes delgadas (lentes finas).

Vamos estudar aqui somente as lentes convergentes, como aquelas usadas nas Lupas (veja imagem acima). Considere um feixe de raios luminosos, em vermelho na figura abaixo, incidindo numa direção paralela ao eixo principal de uma lente convergente.

Lente convergente - Mostra um dos focos reais.

Cada raio luminoso sofre refração duas vezes. A primeira ao entrar na lente e a segunda ao sair. Disto resulta uma mudança na sua direção. Vamos observar uma lente convergente com mais cuidado.

Detalhe de uma lente convergente.

O índice de refração do ar é menor que o da lente. Neste caso, o ângulo de incidência é maior que o ângulo de refração. Então, ao entrar na lente, o raio luminoso se aproxima da reta normal à superfície da lente no ponto de refração. Observe a figura acima e, se desejar, recorde as definições desses ângulos aqui.

Ao sair, o raio passa de um meio com índice de refração maior para outro de índice menor. Neste caso, o ângulo de incidência é menor que o ângulo de refração. Então, ao sair, o raio luminoso se afasta da reta normal à superfície da lente. Observe, mais uma vez, a figura acima.

Como resultado das duas refrações os raios luminosos convergem para o eixo principal da lente. Note que é a forma da lente que define a posição das retas normais e, em consequência, a convergência dos raios luminosos.

A seguir, assista a um vídeo que mostra um feixe de raios luminosos incidindo paralelamente ao eixo principal de uma lente convergente. Nesta situação os raios convergente sobre um dos focos da lente. Repare ainda que o raio que incide sobre o eixo principal não sofre mudança de direção.

A relação entre o índice de refração da lente e o índice do meio em que ela está inserida também influi no comportamento ótico da lente. Veja aqui.



Imagem: Direcção Geral da Saúde - Portugal.

Imagem da Lupa: maldicaodafisica.blogspot.com

Produção do vídeo: Kim Anh.
canal thienthanbongdem9999. no Youtube

Exemplo - Imagem real de uma espelho côncavo.

Um dos aspectos interessantes dos espelhos esféricos é o processo de formação de uma imagem real, isto é, de uma imagem formada pelos próprios raios luminosos e não pelo seus prolongamentos depois de refletidos pelo espelho.

Uma imagem desse tipo pode ser vista, mesmo sem um anteparo, e não se distingue do objeto a não ser quando tocada. Claro, isto se presta a uma série de truques como o que é mostrado nos vídeos abaixo. Neste caso,o truque consiste em acender uma lâmpada que não existe.

Vejamos como isto é possível.

Para  um objeto,  na frente de um espelho esférico côncavo, colocado sobre o seu  eixo principal e a uma distância igual ao raio do espelho, isto é, sobre o centro de curvatura, a imagem produzida será real, invertida e do mesmo tamanho. Ela também estará localizada sobre o centro de curvatura do espelho.

Nos vídeos, utiliza-se dessa propriedade da ótica geométrica. Dentro da caixa de madeira, uma lâmpada, seu bocal e a fiação elétrica, são colocados sobre o centro de curvatura de um espelho côncavo. O conjunto é montado de cabeça para baixo.

Na parte de fora da caixa, ainda sobre o centro de curvatura, é montado um bocal idêntico. Quando o sistema é ligado à rede elétrica uma imagem real da lâmpada acesa se forma sobre o bocal vazio.

Pronto, está acesa uma lâmpada que não existe. Observe os vídeos com cuidado. A imagem da lâmpada formada sobre o bocal, no lado de fora da caixa, é real, do mesmo tamanho e invertida.

Note: a imagem é formada sobre o bocal e não "dentro" do espelho.





Produção do vídeo: Canal de physicsclassroomLIVE para o canal The Physics Classroom, no Youtube.

Aula - Origem da Força Centrípeta.

Não é comum entre os alunos o correto entendimento do que é a Força Centrípeta, de qual o seu efeito e de quando ela aparece.

A  Força Centrípeta é necessária para que um objeto mude a direção do seu movimento. Ela age na direção que une a posição que o objeto ocupa e o centro da curva que ele descreve. Ela age no sentido do centro da curva.

Importante: A Força Centrípeta não é um novo tipo de força. Ela é a resultante da soma das forças que agem sobre o objeto na direção do centro da curva.

Clique aqui e conheça os detalhes da Força Centripeta.

Abra a animação. Com ela vamos estudar como a Força Normal pode exercer o papel de Força Centrípeta.

Considere uma bola dentro de uma arena circular. A bola se movimenta em linha reta com velocidade constante ( seta azul). A cada vez que ela se choca contra  a parede que cerca a arena ela sofre a ação da Força Normal aplicada pela parede ( setas vermelhas). Da primeira vez ela se choca três vezes contra a parede e sua trajetória é mostrada  na figura abaixo.

Da segunda vez a bola se choca seis vezes contra a parede e, como consequência da ação da Força Normal, muda de direção seis vezes. Observe que a Força Normal (setas vermelhas) é sempre perpendicular à parede naquele ponto e aponta para o centro da curva. A bola percorre a trajetória a seguir:

A cada rodada a bola se choca mais vezes contra a parede da arena e sua trajetória vai se aproximando, cada vez mais, de uma trajetória circular.

Abra a animação.  Quando o número de choques é muito grande acontecem duas coisas: A trajetória da bola pode ser considerada como circular, isto é, a velocidade varia continuamente de direção. E, por sua vez, a Força Normal, que age somente durante os choques, passa a agir continuamente pois os choques são tantos que o intervalo de tempo entre eles é muito pequeno.

Nesta situação a Força Normal, aplicada pela parede da arena, faz o papel da Força Centrípeta que mantém a bola numa trajetória circular.

Produção da animação: Teachers'Domain.

Exemplo - O foco de um espelho curvilíneo.

Considere um feixe de raios luminosos provenientes de uma fonte situada  bem distante de um espelho curvilíneo. Nesta condição os raios luminosos que alcançam o espelho têm a mesma direção, isto é, são paralelos.

Se, além disto, eles incidem sobre o espelho numa direção paralela ao eixo principal, então, chamamos de ponto focal ou foco do espelho curvilíneo o ponto para onde os raios convergem depois de refletidos pelo espelho. Veja a foto acima.

Se o espelho for convexo a definição ainda se aplica mas, neste caso, devemos considerar como foco o ponto de convergência do prolongamento dos raios refletidos.

Para demonstrar o conceito vamos utilizar o vídeo da professora Rosa Brígida, do Instituto politécnico de Tomar, Portugal. No vídeo vários raios luminosos incidem sobre um espelho côncavo, paralelamente ao eixo principal do espelho.

Observe o raio que incide sobre o eixo principal. Note que ele passa pelo centro de curvatura do espelho e, portanto, reflete sobre si mesmo. Repare ainda como os outros raios são refletidos e como convergem sobre um ponto sobre o eixo principal do espelho.

Este ponto é o foco.

Exemplo - Lei da Reflexão da luz.

Observe a fotografia ao lado. Nela, parte dos raios luminosos do sol foram refletidos pela superfície da água e atingiram a lente da câmara.

Para estudar este fenômeno são necessários os conceitos de ângulo de reflexão e ângulo de incidência. Estude os detalhes aqui.

Os ângulos são medidos a partir da reta normal à superfície no ponto de incidência do raio luminoso. Veja aqui os detalhes da Lei que rege este fenômeno.

Observe o vídeo abaixo. Nele temos uma fonte que emite um raio luminoso na direção de um espelho colocado na parte central de uma escala de um transferidor ( medidor de ângulos ). O raio incide sobre o ponto central do espelho e é refletido.

O operador repete a experiência variando o ângulo de incidência em 15° de cada vez. Começa com um ângulo de 15° e vai até 75°.

Observe com cuidado, a cada repetição, a medida do ângulo de reflexão. Note que ela, como afirma a lei mencionada acima, é sempre a mesma do ângulo de incidência.

Produção do vídeo: Canal Kokpin, You Tube.

Imagem: techphotu.wordpress.com

Aula - A Lei da Reflexão da Luz.

Na Ótica geométrica afirmamos que a luz é constituída por um conjunto de raios luminosos que se propagam em linha reta pelo espaço.

Por favor !! Não me pergute o que é, exatamente, um raio luminoso.

Quando um raio luminoso incide sobre a superfície que separa dois meios distintos, três coisas podem acontecer:

O raio é absorvido pelo novo meio; o raio atravessa o novo meio e, finalmente, o raio é refletido para o meio original, isto é, eles bate e volta.

Neste caso seu comportamento é governado pela Lei da Reflexão da Luz.

Imagem: ocomprimentodacor.blogspot.com

Aula - Equação dos gases perfeitos, caso especial.

Sempre me pareceu de um significado especial o fato de ser suficiente conhecer a Temperatura de um gás, o volume que ele ocupa e a pressão que ele exerce sobre as paredes que o contém, para descrever como ele se comporta.

Não precisamos saber nem mesmo o tipo de gás com que tratamos. Nas situações típicas, todos eles se comportam da mesma maneira. Veja aqui a lei, chamada Lei dos Gases Perfeitos,  que descreve esse comportamento.

Quando nos encontramos numa situação onde a quantidade do gás não varia durante as transformações. podemos adaptar a equação da Lei dos Gases Perfeitos. Fazemos isto igualando o estado em que se encontra o gás antes da transformação e seu estado no final do processo.

Isto pode ser feito já que o termo "n.R" da equação tem o mesmo valor num e noutro estado. Veja: 

Imagem: educacao.uol.com.br

Aula - Equação dos gases perfeitos.

Conhecer a temperatura de um gás, medir o volume que ele ocupa e a pressão a que está submetido basta para conhecer o estado em que o gás se encontra. Em outras palavras, quando conhecemos as medidas desta três grandezas, estamos em condições de prever o comportamento daquele gás.

Note que não foi mencionado o tipo de gás. Na verdade, isto não importa: Todos se comportam da mesma maneira.

Claro, você já deve ter percebido, estamos fazendo grandes simplificações. Os gases reais têm comportametno muito mais complexo. A Teoria Cinética dos Gases, no entanto, trabalha com os Gases ideais, ou Gases perfeitos.

Chamar um gás de "ideal" ou "perfeito" não é um elogio. É uma maneira de dizer que tais gases não existem.  Eles são, na verdade, "simplificações" dos gases existentes na natureza. Mesmo assim o seu estudo é de grande utilidade. Veja aqui as condições nas quais a teoria se aplica.

Qualquer gás, quando em densidade baixa e nas condições usuais de temperatura e pressão, se comporta de maneira muito parecida com os gases perfeitos.

Os gases nestas condições têm o seu comportamento governado pela Lei dos Gases Perfeitos:

Imagem: educacao.uol.com.br