CAMPO VISUAL

Campo visual

Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer nosso ensino e o seu aprendizado. 1) Quantos caminhos um raio de luz pode percorrer ao sair de uma fonte de luz, refletir-se num espelho plano e atingir os olhos de um observador em repouso? 2) Como construir uma mira laser para um jogo de sinuca? 3) Que medidas você deve levar a uma loja de espelhos para comprar o menor espelho plano que lhe permita ver-se de corpo inteiro? 4) A luz de uma lanterna constitui um feixe de ondas ou de partículas?

1. A Física e o cotidiano

Os principais campos visuais de espelho plano do mundo moderno

O retrovisor interno do automóvel

Como regular o campo visual do retrovisor:

• O motorista não deve ver nenhuma parte de seu rosto no espelho.
• Toda a vista proporcionada pela janela traseira do veículo deve ser observada no retrovisor.
• O campo visual deve ser um pouco deslocado para a direita do motorista.

O menor espelho plano que permite a visão de corpo inteiro de uma pessoa

2. A Física e o mundo

A indústria automobilística sugeriu ao Governo Federal que renovasse a nossa frota de veículos, por meio da redução de impostos e do oferecimento de um bônus de US$ 1000, na troca do carro com mais de quinze anos por um novo, pelas concessionárias, que encaminhariam as “sucatas" para centrais de reciclagem. Além do reaquecimento da economia, uma frota renovada representa menos poluição e uma redução no número de acidentes, uma vez que os veículos mais antigos, por exemplo, não possuíam espelhos retrovisores externos do lado direito do motorista.

Observe, na figura a seguir, a vista superior de um motorista em seu velho carro sem o espelho retrovisor externo citado anteriormente, sendo ultrapassado, pela direita, por um motociclista apressado.

Texto da língua inglesa ligado ao campo visual dos espelhos planos The light source in figure 1 is the object, and a point on A send out rays in all directions. The two rays that strike the mirror at B and C for example, are reflected as the rays BD and CE. To an observer in front of the mirror, these rays appear to come from the point F behind the mirror.

3. A Física e o laboratório

Construa uma mira laser para seu jogo de bilhar.

4. A Física e a evolução de seus conceitos

Campo visual

Define-se campo visual do espelho plano, para uma dada posição (O) do olho do observador, como sendo a região do espaço que se torna visível por reflexão no espelho.

Para que o observador (O) possa ver o ponto (P) por reflexão no espelho, a luz deve seguir o trajeto (PIO) esquematizado na figura a seguir.

O raio incidente PI é obtido lembrando que, se o raio refletido deve chegar a O, o raio incidente deve passar por O’, simétrico de O, em relação à superfície do espelho.

Estando o ponto (O) no plano do papel, a região do plano do papel pertencente ao campo visual é obtida unindo-se o ponto O’ aos bordos do espelho, conforme se mostra na figura da direita.

Século VI a.C.: Pitágoras afirma que todo corpo visível emite uma torrente constante de partículas. Século IV a.C.: Aristóteles conclui que a luz se propaga em forma de ondas, observando ondas, na água e em outros corpos, que podem refletir-se e refratar-se. Século II d.C.: Heron de Alexandria refere-se ao ângulo de incidência como ângulo de colisão na reflexão da luz. Era uma alusão ao caráter corpuscular da luz. 1666: Francesco Grimaldi compara o comportamento da luz com o das ondas na água. 1678: Christian Huygens, ao explicar matematicamente a refração, considera a luz um fenômeno ondulatório. A figura faz alusão ao modelo de Huygens. Século XVIII: Hesitante, Isaac Newton optou pela teoria corpuscular da luz e influencia toda a comunidade científica por 100 anos, apesar da oposição de Robert Hooke. 1801: Thomas Young, produzindo difração e interferência da luz, convence a todos: a luz é onda. Na figura, a difração. 1870: Maxwell prova que a luz é uma onda eletromagnética e inicia a revolução ele trô nica que, somada à importante contribuição de Hertz e de outros sábios, dará ensejo à criação do rádio e da TV. 1900: Max Planck explica que a emissão de radiações (luz, raios X…) pelos corpos ocorre na forma de pacotes de energia chamados de quanta (quantum, no singular) e não de forma contínua, como pensava Maxwell. Nasce a física quântica. 1905: Einstein explica a retirada de elétrons da superfície dos metais pela incidência de luz considerando-a um feixe de partículas na interação com a matéria (efeito fotoelétrico). Einstein chamou de fótons os pacotes de energia da luz que se propagam como ondas e interagem com a matéria como partículas, inspirado nas ideias de Planck. 1923: Compton demonstra que os fótons têm energia cinética e atribui-lhes o caráter de partícula. 1925: Louis de Broglie propõe nossa concepção atual sobre a luz: a luz é onda e partícula. Onda na propagação, na difração, na interferência e partícula na interação com a matéria (dualidade partícula-onda).

Exercícios propostos

1. (UFAM-MODELO ENEM) – Um observador O está diante de um espelho plano E. Quatro objetos são colocados nos pontos I, II, III e IV, conforme indicado na figura a seguir:

Podemos afirmar que o observador em O consegue ver por reflexão no espelho plano E os objetos localizados

a) somente no ponto II.

b) somente nos pontos I e II.

c) somente nos pontos I, II e III.

d) somente nos pontos I, II e IV.

e) somente nos pontos II, III e IV.

2. (FMABC-MODELO ENEM) – Ubaldo é morador de um apartamento de pequenas dimensões. Sua mãe resolve instalar um espelho na parede do quarto de Ubaldo de tal maneira que, quando defronte ao espelho e a uma distância deste, ele sempre consiga enxergar-se por inteiro (dos pés à cabeça). Recordando-se das aulas de óptica geométrica do ensino médio, a mãe toma algumas medidas do corpo do filho, faz alguns cálculos e encontra o menor tamanho possível do espelho e a altura em que sua base deve estar posicionada em relação ao chão do quarto.

Os valores encontrados, em metros, para o tamanho mínimo do espelho e para a altura da base desse espelho em relação ao chão são, respectivamente:

a) 1,50 e 0,635

b) 0,75 e 0,70

c) 0,75 e 0,75

d) 0,70 e 0,75

e) 0,635 e 0,70

3. (UNIFOR-MODELO ENEM) – Um observador encontra-se no ponto P, a 2,5m de distância e perpendicular a um espelho plano NM, de 2,0m de largura, posto no fundo de uma sala quadrada de 6,0m x 6,0m. Na lateral desta sala, encontram-se cinco quadros de dimensões desprezíveis, representados pelas letras A, B, C, D, E, equidistantes. A vista é superior, despreze as dimensões verticais.

Olhando frontalmente para o espelho, quais as imagens dos quadros vistos pelo observador?

a) A, B, C, D, E

b) Apenas B, C, D, E

c) Apenas C, D, E

d) Apenas D, E

e) Apenas E

Gabarito

1. RESOLUÇÃO:A construção da imagem do observador O e sua ligação com as extremidades do espelho E definem o campo visual do observador O que verá, por reflexão, os pontos II, III e IV, como mostra a figura que se segue:

2. RESOLUÇÃO:

(I) Cálculo do tamanho mínimo do espelho (L):

Semelhança de triângulos:

L = 0,75m

(II) Cálculo da altura da base do espelho em relação ao solo (y):

Semelhança de triângulos:

y = 0,70m

Deve-se notar que L e y independem de d.

Resposta: B

3. RESOLUÇÃO:

Pela construção do campo visual do observador no ponto P, concluímos que ele vê, por reflexão, os pontos C, D e E.

Resposta: C