Projete e justifique a posição ideal de uma lâmpada-filamento para produzir um feixe aproximadamente colimado…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projete e justifique a posição ideal de uma lâmpada-filamento para produzir um feixe aproximadamente colimado com um espelho côncavo de raio de curvatura R = 0,80 m. Calcule valores numéricos usando grandezas em SI e discuta consequências para eficiência luminosa.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Raio de curvatura R = 0,80 m ? distância focal f = R/2 = 0,40 m. Para obter feixe aproximadamente colimado a fonte pontual deve ficar no foco: do ˜ f = 0,40 m. Pela equação dos espelhos 1/f = 1/do + 1/di, se do = f então 1/di = 0 ? di ? 8 (raios paralelos). Consequências: posicionar o filamento em do = 0,40 m maximiza a direção e alcance do feixe, reduzindo perda de luz fora do feixe; para eficiência sustentável isso diminui consumo necessário para iluminar uma área alvo. Limitações práticas: filamento tem dimensão finita ? pequenas divergências; desgaste térmico e eficiência luminosa do filamento sugerem uso de fonte menor (LED) colocada virtualmente no mesmo foco para maior eficiência e menor consumo. Se a lâmpada for deslocada de do = 0,40 m, calcule di por 1/di = 1/f - 1/do e estime aumento/descrição do feixe.
Explicação
A posição ideal da lâmpada-filamento no foco do espelho côncavo garante que a luz emitida seja refletida em raios paralelos, resultando em um feixe colimado. A utilização da equação dos espelhos permite calcular a relação entre as distâncias do objeto e da imagem, confirmando que a eficiência luminosa é maximizada ao posicionar a fonte de luz corretamente. Além disso, a discussão sobre a eficiência sugere a consideração de fontes de luz mais compactas, como LEDs, para otimizar o consumo energético e a qualidade da iluminação.
Raio-X da questão
espelho côncavo e lâmpada
avaliacao
reflexao da luz · propriedades de espelhos
Revisar as propriedades dos espelhos côncavos e a formação de imagens.
O aluno pode confundir a posição ideal da lâmpada, colocando-a em um ponto onde o feixe não se torna colimado, resultando em uma luz dispersa.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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