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ENEM 2022 · questão 95

Física · velocidade do som · ondas sonoras em meios diferentes · leitura de gráfico

O sinal sonoro oriundo da queda de um grande bloco de gelo de uma geleira é detectado por dois dispositivos situados em um barco, sendo que o detector A está imerso em água e o B, na proa da embarcação. Sabe-se que a velocidade do som na água é de 1 540 m/s e no ar é de 340 m/s. Os gráficos indicam, em tempo real, o sinal sonoro detectado pelos dois dispositivos, os quais foram ligados simultaneamente em um instante anterior à queda do bloco de gelo. Ao comparar pontos correspondentes desse sinal em cada dispositivo, é possível obter informações sobre a onda sonora.

A distância L, em metro, entre o barco e a geleira é mais próxima de

O que a prova mostra

Duas figuras, uma acima da outra.

Em cima, um desenho esquemático: à esquerda, um barco visto de lado, na linha d'água; à direita, uma geleira com um bloco de gelo caindo na água, levantando respingos. Sobre o barco, a letra B marca um ponto na proa, acima da linha d'água, e a letra A marca um ponto abaixo da linha d'água, submerso. Uma cota horizontal de seta dupla, no alto, rotulada L, mede a distância entre o barco e a geleira. O desenho não traz o valor de L.

Embaixo, dois gráficos lado a lado, marcados A e B no canto superior direito. Nos dois: eixo vertical rotulado "Sinal", sem escala numérica; eixo horizontal rotulado "Tempo (s)", com os valores 208, 220, 232 e 244 e grade pontilhada. A curva é uma linha cinza que fica reta na linha de base e, num trecho, oscila em picos e vales antes de voltar à base. Os instantes não estão escritos nos gráficos; os valores abaixo foram lidos do desenho, pela grade, com incerteza de cerca de 1 s:

gráfico A — o sinal sai da base por volta de 212 s; o pico mais alto fica em torno de 219 s gráfico B — o sinal sai da base por volta de 225 s; o pico mais alto fica em torno de 231 s

As escalas dos dois gráficos são ligeiramente diferentes entre si.

  1. A

    339 000

  2. B

    78 900

  3. C

    14 400

  4. D

    5 240

  5. E

    100

Resposta: D

O mesmo som chega ao detector na água cerca de 12 s antes do que ao do ar. Com 1 540 e 340 m/s, essa diferença dá L ≈ 5 240 m.

Por que a D é a certa

Os detectores foram ligados juntos antes da queda, mas não se sabe quando o bloco caiu: só se pode usar a diferença entre as chegadas. Comparando o pico mais alto, ele aparece em cerca de 219 s no detector da água e 231 s no do ar: 12 s de diferença. O tempo no ar menos o tempo na água é L/340 − L/1 540 = 12, o que dá L = 12 × 340 × 1 540 ÷ 1 200 ≈ 5 240 m.

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Precisava saber

velocidade do som na água e no ardistância = velocidade × tempo

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