--- title: "Luz e sombras" book: "Física do ensino fundamental" subject: physics language: pt chapter: 3 exercises: 9 source: https://one-course.com/books/physics/1/pt/chapter/3-luz-e-sombras --- # Capítulo 3 — Luz e sombras Apague a lâmpada de um cômodo sem janela: tudo some. Acenda de novo: o cômodo volta. Para enxergar é preciso [luz](#def-g1-light-and-shadows-source). E onde há [luz](#def-g1-light-and-shadows-source), também há [sombras](#def-g1-light-and-shadows-shadow) — o seu fiel gêmeo escuro acompanha você em toda calçada ensolarada. Vamos descobrir de onde vem a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) e como as [sombras](#def-g1-light-and-shadows-shadow) se formam. ## 3.1 De onde vem a luz **Definição 3.1 (Fontes de luz).** Uma *fonte de luz* é uma coisa que fabrica a própria *luz*: o Sol, uma lâmpada, a chama de uma vela, um vaga-lume. Todo o resto — um livro, uma bola, as paredes, você — não fabrica luz nenhuma: só enxergamos essas coisas quando a luz de uma fonte cai sobre elas. **Exemplo 3.2 (São fontes ou não?).** O Sol, uma lanterna, um palito de fósforo aceso e a tela da televisão fabricam [luz](#def-g1-light-and-shadows-source): são fontes. A Lua, um espelho e uma parede branca podem parecer muito brilhantes, mas não fabricam [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) nenhuma — só devolvem a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) que chega até eles. Apague a lâmpada e o espelho mais brilhante fica escuro. **Exemplo 3.3 (Experimente: o cômodo escuro).** De noite, feche as venezianas ou as cortinas de um cômodo, apague todas as lâmpadas e espere enquanto conta devagar até $20$. O que você vê? No começo, quase nada — sem fonte, não há [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) para enxergar. Depois abra uma frestinha da porta: uma fatia fininha de [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) já basta para trazer de volta mesas, cadeiras e brinquedos. **Observação 3.4 (Nunca olhe para o Sol).** O Sol é, de longe, a [fonte de luz](#def-g1-light-and-shadows-source) mais forte que encontramos. Nunca olhe direto para ele, nem por um instante, e nunca através de um binóculo ou de uma lupa: a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) dele é tão forte que pode machucar os seus olhos para sempre. O Sol é para ser aproveitado de lado — pela [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) que ele joga sobre todo o resto. ## 3.2 Como as sombras se formam **Definição 3.5 (Sombra).** Uma *sombra* é a mancha escura que aparece atrás de uma coisa que barra a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source). A [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) não atravessa o seu corpo, então atrás de você o chão não recebe a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) do Sol: aquela mancha escura no seu formato é a sua sombra. ![A lâmpada acende, a bola barra, a parede atrás fica escura: lâmpada, obstáculo, sombra — sempre nessa ordem, numa linha reta.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g1-light-and-shadows/fig-739588d012a8.svg) *A lâmpada acende, a bola barra, a parede atrás fica escura: lâmpada, obstáculo, [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) — sempre nessa ordem, numa linha reta.* **Método 3.6 (Fazer uma sombra bem nítida).** 1. Deixe o cômodo escuro — as [sombras](#def-g1-light-and-shadows-shadow) se escondem quando a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) vem de todos os lados; 2. acenda *uma* lâmpada ou lanterna; 3. segure um brinquedo entre a lâmpada e a parede; 4. olhe para a parede: lá está a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) , do lado do brinquedo oposto à lâmpada. Aproxime o brinquedo da lâmpada: a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) fica enorme. Aproxime-o da parede: a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) encolhe até ficar do tamanho de verdade do brinquedo. **Exemplo 3.7 (Experimente: bichos de sombra).** Com a lâmpada do [Método 3.6](#met-g1-light-and-shadows-make), ponha as mãos na [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) no lugar do brinquedo: dois dedos levantados viram orelhas de coelho, os dois polegares cruzados viram um pássaro voando. A parede mostra o formato que as suas mãos recortaram da [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) — uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) sempre guarda o formato do obstáculo, visto de onde está a lâmpada. **Observação 3.8 (Uma sombra não é uma coisa).** Você não consegue pegar uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow), dobrá-la nem guardá-la numa caixa. Uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) não é feita de nada: ela é um *lugar onde falta [luz](#def-g1-light-and-shadows-source)*. É por isso que ela some no instante em que a lâmpada apaga — não há nada ali para ficar para trás. ## 3.3 As sombras obedecem à luz **Exemplo 3.9 (De que lado fica a sombra?).** De manhã, o Sol fica de um lado de você e a sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) se deita do *outro* lado. Fique de frente para o Sol: a sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) se esconde atrás de você. Vire as costas para o Sol: a sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) se estica lá na frente. A [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) fica sempre exatamente do lado oposto ao da fonte. ![A mesma estaca, de manhã e ao meio-dia. A sombra termina exatamente onde o raio reto que raspa a ponta da estaca encontra o chão: um Sol baixo a estica, um Sol alto a encurta.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g1-light-and-shadows/fig-e4ea1101d656.svg) *A mesma estaca, de manhã e ao meio-dia. A [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) termina exatamente onde o raio reto que raspa a ponta da estaca encontra o chão: um Sol baixo a estica, um Sol alto a encurta.* ![Um Sol baixo de fim de tarde, uma sombra comprida: quanto mais baixo o Sol está, mais longe se estica cada sombra.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g1-light-and-shadows/img-2e050bc85025.jpg) *Um Sol baixo de fim de tarde, uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) comprida: quanto mais baixo o Sol está, mais longe se estica cada [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow).* **Exemplo 3.10 (Experimente: giz em volta de uma sombra).** Numa manhã de sol, fique paradinho no pátio enquanto um colega desenha com giz um contorno em volta da sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow). Volte depois do almoço e fique no mesmo lugar: a sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) saiu do contorno de giz e mudou de comprimento! O Sol mudou de lugar no céu — e a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) obedeceu. O próximo capítulo acompanha o Sol ao longo de um dia inteiro. ## 3.4 Exercícios **Exercício 3.1 ★.** Separe em [fontes de luz](#def-g1-light-and-shadows-source) e não fontes: a chama de uma vela; a Lua; um vaga-lume; um espelho; uma lanterna; uma parede branca. **Solução de Exercício 3.1.** Fontes: a chama da vela, o vaga-lume, a lanterna. Não fontes: a Lua, o espelho, a parede branca — eles só devolvem a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) que cai sobre eles. **Exercício 3.2 ★.** Por que não se enxerga absolutamente nada num cômodo fechado, sem janela e sem lâmpada? O que está faltando? **Solução de Exercício 3.2.** Falta [luz](#def-g1-light-and-shadows-source). Não há fonte nenhuma no cômodo, então nenhuma [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) cai sobre as coisas, e coisas sem [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) sobre elas não podem ser vistas. **Exercício 3.3 ★.** Diga as três coisas necessárias para fazer uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) na parede e coloque-as na ordem certa ao longo de uma linha. **Solução de Exercício 3.3.** Uma [fonte de luz](#def-g1-light-and-shadows-source), um obstáculo e uma parede (ou tela, ou o chão) — nessa ordem, ao longo de uma linha reta: a fonte acende, o obstáculo barra, a parede mostra a mancha escura. **Exercício 3.4 ★.** O Sol está à sua esquerda. De que lado fica a sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow)? Você dá meia-volta — onde ela está agora? **Solução de Exercício 3.4.** A [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) fica à sua direita — do lado oposto ao Sol. Depois da meia-volta, o Sol fica à sua direita, então a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) se deita à sua esquerda: sempre do lado contrário ao do Sol. **Exercício 3.5 ★.** Usando o [Método 3.6](#met-g1-light-and-shadows-make), faça a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) do mesmo brinquedo ficar primeiro enorme e depois pequena. O que você mexeu de lugar, e para que lado? **Solução de Exercício 3.5.** Levar o brinquedo *para perto da lâmpada* deixa a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) enorme; levá-lo *para perto da parede* encolhe a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) até o tamanho do brinquedo. **Exercício 3.6 ★.** Dá para pegar uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) e pôr no bolso? Explique o que uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) é de verdade, usando a [Observação 3.8](#rem-g1-light-and-shadows-notathing). **Solução de Exercício 3.6.** Não. Uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) não é uma coisa feita de alguma matéria — ela é um lugar onde falta [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) porque um obstáculo mantém a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) fora dali. Como não há nada ali, não há nada para pegar. **Exercício 3.7 ★.** Por que nunca se deve olhar direto para o Sol, se olhar para uma lâmpada só ofusca a gente um pouquinho? **Solução de Exercício 3.7.** O Sol é uma fonte muito mais forte do que qualquer lâmpada: a [luz](#def-g1-light-and-shadows-source) dele é tão forte que pode machucar os olhos para sempre, e não apenas ofuscá-los por um instante. **Exercício 3.8 ★.** Ao meio-dia o Sol fica alto; no fim da tarde ele fica baixo. Quando a sua [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) é mais comprida? Desenhe as duas [sombras](#def-g1-light-and-shadows-shadow) de uma árvore, uma para cada momento. **Solução de Exercício 3.8.** No fim da tarde, quando o Sol fica baixo. O desenho deve mostrar uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) curta ao pé da árvore ao meio-dia e uma [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) comprida e esticada à tarde, as duas apontando para longe do Sol. **Exercício 3.9 ★★.** Mia diz: “A minha [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) estava na minha frente e, depois que eu dei meia-volta, ficou atrás de mim — então a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) girou junto comigo.” Sam diz que a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) não se mexeu nem um pouquinho. Pense no [Exemplo 3.9](#ex-g1-light-and-shadows-opposite): quem está certo, e por que *pareceu* que a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) girou? **Solução de Exercício 3.9.** Sam está certo. A [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) ficou o tempo todo exatamente do lado oposto ao Sol. Mia é que girou, então a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) mudou de lugar *em relação à frente e às costas dela* — mas no chão a [sombra](#def-g1-light-and-shadows-shadow) não se mexeu.