--Propriedade de translação de espelhos planos.

--Relações de distância entre objeto e imagem devido a ela.

--Calcular a velocidade relativa objeto/imagem na translação.

Princípio da propagação retilínea da luz, conceitos básicos para o estudo de óptica geométrica, reflexão da luz, simetria e movimentações do objeto em relação ao espelho e da imagem em relação ao objeto.

O professor deve pedir a todos os alunos, na aula anterior a essa, que levem para a sala um espelho plano grande (com comprimento e largura entre 30 e 40 centímetros), e uma régua de 40 centímetros, no mínimo.

Comece a aula fazendo uma revisão muito breve sobre movimentação de um objeto em relação a um espelho fixo. Nesta revisão relembre-os sobre o cálculo de velocidade de movimentação da imagem em relação ao espelho e velocidade da imagem em relação ao objeto, quando se movimenta o objeto em relação ao espelho.

ATIVIDADE 1:

O objetivo desta atividade é saber qual a translação sofrida por uma imagem de um objeto fixo quando o espelho sofre translação (aproximação ou afastamento) em relação a esse objeto fixo.Peça aos alunos que formem grupos de 2 pessoas. Um deles deve colocar a régua por sobre a carteira enquanto o outro posiciona a borracha em cima da régua na marcação zero centímetro. Peça agora para colocarem o espelho nas posições 10, 20 e 30 centímetros. Peça para que eles preencham a Tabela 1 e depois pergunte o que acontece com a distância da imagem da borracha  ao espelho (indicada pela imagem da régua), quando movimentam o espelho em relação a borracha fixa. Eles dirão que são sempre iguais. Neste momento eles já tem noção que o que acontece com a imagem da borracha quando se movimenta o espelho em relação a ela. Agora vá para o preenchimento da tabela. As colunas 1 a 4 devem conter as seguintes informações, respectivamente:

1--Distância do espelho à borracha;

2--Distância da imagem da borracha ao espelho;

3--Afastamento sofrido pelo espelho em relação à borracha;

4--Afastamento sofrido pela imagem da borracha em relação à borracha.

(Figura 1: Tabela 1 para preenchimento de dados - Figura de autoria pessoal)

Depois de preenchida esta tabela leve-os a concluir que quando transladamos um espelho de X centímetros em relação a um objeto fixo, a imagem do objeto translada-se 2X centímetros em relação ao objeto.

Continue agora com a teoria. Diga que vamos tentar estabelecer então uma relação entre a velocidade de movimentação do espelho e a velocidade de movimentação da imagem da borracha em relação à própria borracha.

Peça para que preencham agora a Tabela 2. Eles devem considerar que  o tempo para se levar o espelho de uma posição para a próxima seja sempre de 1 segundo. As colunas 1 a 5 devem conter as seguintes informações, respectivamente:

1--Distância do espelho à borracha;

2--Distância da imagem da borracha ao espelho;

3--Distância da imagem da borracha à borracha;

4--Velocidade de movimentação do espelho em relação à borracha;

5--Velocidade de movimentação da imagem da borracha em relação à borracha.

(Figura 2: Tabela 2 para preenchimento de dados - Figura de autoria pessoal)

Agora peça para que eles estabeleçam uma relação entre a velocidade do espelho em relação à borracha e a velocidade da imagem da borracha em relação à borracha. Eles facilmente dirão que a segunda é o dobro da primeira.

ATIVIDADE 2:

Peça que respondam as seguintes perguntas em seus cadernos, usando os mesmos grupos (de duas pessoas). Dê cerca de 10 minutos para esta atividade e supervisione a condução da mesma  respondendo a questionamentos, se necessário:

1) estudamos, numa aula anterior a esta, a relação entre a distância da imagem de um objeto em relação a um espelho plano fixo, quando da movimentação do objeto em relação ao espelho. Vimos hoje o que acontece com a distância da imagem de um objeto, agora fixo, quando movimentamos o espelho em relação a ele. O que se pode concluir sobre a relação entre estas duas distâncias?

2) qual a propriedade dos espelhos planos que justifica a resposta anterior?

3) estudamos também, anteriormente, a velocidade de movimentação de uma imagem em relação a um objeto visto em um espelho plano fixo, quando da movimentação do objeto em relação ao espelho. O que se pode concluir sobre a relação desta velocidade com a velocidade de movimentação de uma imagem em relação a um objeto, agora fixo, quando da movimentação do espelho em relação ao objeto?

Para finalizar o entendimento do assunto, apresente o vídeo seguinte (Figura 3) e responda as dúvidas, se ainda houverem: http://www.youtube.com/watch?v=0VvX1_Zj0Z8.

(Figura 3 - Vídeo 1 - Translação do espelho plano em relação ao objeto)

ATIVIDADE 3:

A translação de um objeto em relação a um espelho, em alguns momentos, pode ser confundida com a translação do espelho em relação ao objeto. Com o objetivo de diferenciar as duas situações, inclusive matematicamente, peça para que eles, ainda em grupo, respondam as seguintes perguntas:

1) para um mesmo afastamento, do objeto em relação ao espelho e do espelho em relação ao objeto, qual a diferença entre o afastamento da imagem em relação ao espelho nessas duas situações?

2) existe diferença entre a velocidade do objeto em relação a sua imagem quando se movimenta o objeto em relação ao espelho e quando se movimenta o espelho em relação ao objeto?

Para estas duas perguntas eles devem responder não. Se algum não conseguir ver a semelhança o professor deve comparar as duas situações, mas antes exiba o seguinte vídeo http://www.youtube.com/watch?v=RG8GRukavLI&NR=1, (Figura 4), e deixem que pensem novamente sobre o assunto. Se após a exibição ainda alguém tiver dúvidas use o quadro e construa os dois esquemas mostrados nos vídeos, comparando-os lado a lado, para que as dúvidas sejam sanadas. 

(Figura 4 - Vídeo 2 - Translação do objeto em relação ao espelho plano)

Conclua a aula dizendo que o dimensionamento de espelhos retrovisores de automóveis é uma das aplicações práticas onde se usa a ideia de translação nos cálculos. Nestes espelhos, a maior parte do tempo, o motorista passa visualizando imagens de objetos fixos no solo, mas que se movimentam em relação ao espelho porque o espelho se movimenta em relação aos objetos.

Aprenda mais sobre translação de espelhos planos:

Ciência e Cultura na escola: http://www.ciencia-cultura.com/Pagina_Fis/vestibular00/vestibular-FenomenosOpticos005.html 

Só Física: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Reflexaodaluz/espelhoplano.php 

Uol Educação: http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u34.jhtm 

E-Física: http://efisica.if.usp.br/otica/basico/reflexao/deslocamento/ 

Feira de Ciências: http://www.feiradeciencias.com.br/sala09/09_OG02.asp 

NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18a Ed., 2007.

Elabore questões teóricas e de cálculo sobre o assunto. Nelas deve-se pedir cálculo de velocidade quando da movimentação do objeto em ralação ao espelho mas o foco agora deve ficar no cálculo de distância e velocidade relativa entre objeto e espelho quando na movimentação do espelho (translação).