Questão 86 — ENEM 2016Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Ondulatória (ondas estacionárias, nós e ventres)
• ⚡ Nível: Médio — exige diferenciar nós e ventres numa onda estacionária e interpretar corretamente o que significa "pontos consecutivos" na figura.
• 🎯 Tema/Habilidade: Ondas estacionárias e o fenômeno físico por trás do aquecimento em micro-ondas (Competência de área 5 — compreender fenômenos ondulatórios em situações cotidianas)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Na figura da onda estacionária, quais dois dos pontos marcados (I a V) são pontos VIZINHOS onde a manteiga derreteu?"
• Palavras-chave decisivas: onda estacionária, três pontos... alinhados, dois pontos consecutivos
• Armadilha típica: identificar corretamente onde a manteiga derrete, mas escolher dois pontos que derretem sem serem vizinhos entre si (existe um terceiro ponto derretido entre eles) — ou confundir um nó (sem derretimento) com um ventre.
• O que a resposta precisa demonstrar: que o candidato sabe que o aquecimento ocorre nos ventres (amplitude máxima), que os nós (amplitude nula) não aquecem, e que "consecutivos" significa os dois ventres mais próximos, sem nenhum outro ventre entre eles.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Onda estacionária: resulta da superposição de uma onda incidente com sua onda refletida (nas paredes da cavidade do forno), formando um padrão espacial de máximos e mínimos que fica "parado" — não se propaga, apenas oscila em amplitude, ponto a ponto.
• Nó: ponto onde a amplitude resultante é sempre zero, pois a onda incidente e a refletida se cancelam totalmente ali; nenhuma energia é depositada localmente.
• Ventre (antinó): ponto onde a amplitude resultante é máxima, pois as duas ondas se reforçam ao máximo a cada ciclo; é nos ventres que a energia eletromagnética se concentra.
• Aquecimento dielétrico: o campo elétrico oscilante do micro-ondas agita as moléculas polares (água/gordura), gerando calor por atrito molecular, proporcional ao quadrado da amplitude do campo — por isso o calor se concentra nos ventres e é nulo nos nós.
• Espaçamento notável: dois ventres consecutivos (ou dois nós consecutivos) distam λ/2; a distância entre um nó e o ventre mais próximo é λ/4 — base do experimento de medir a velocidade da luz com micro-ondas (c = f·λ, λ = 2d, d = distância entre manchas derretidas vizinhas).

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "retirou-se sua plataforma giratória" → sem o prato giratório, a travessa fica parada exatamente sobre o padrão fixo da onda estacionária, permitindo que o mapa de nós e ventres fique "gravado" na manteiga, sem ser borrado pela rotação.
• Evidência 2: "havia três pontos de manteiga derretida alinhados sobre toda a travessa" → informação crucial: dos cinco pontos marcados na figura (I, II, III, IV e V), exatamente TRÊS correspondem a ventres (onde a manteiga derrete) e os outros DOIS são nós.
• Evidência 3 (figura): a curva da onda estacionária alterna regularmente crista, cruzamento pelo zero, vale, cruzamento pelo zero, crista — um padrão nó-ventre-nó-ventre-nó. Assim: I (ventre/crista), II (nó), III (ventre/vale), IV (nó), V (ventre/crista).
• Síntese: como só existem três manchas de manteiga derretida — nos ventres I, III e V —, "dois pontos consecutivos" só pode ser (I, III) ou (III, V), nunca (I, V) — que pula um ventre —, e nunca um par que inclua nó (II ou IV).

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Localizando nós e ventres na figura

A onda estacionária oscila entre um valor máximo positivo e um valor máximo negativo de amplitude, retornando a zero em posições regularmente espaçadas. Seguindo a alternância obrigatória de toda onda estacionária — nó, ventre, nó, ventre, nó... — a leitura da figura fornece: I → ventre; II → nó; III → ventre; IV → nó; V → ventre.

Subpasso 4.2 — Relacionando ventres com as manchas de manteiga

Nos nós (II e IV) a amplitude do campo elétrico é sempre nula, então praticamente não há transferência de energia — a manteiga permanece sólida ali. Nos ventres (I, III e V), o campo elétrico oscila com amplitude máxima durante todo o ciclo, concentrando ali a energia absorvida e derretendo a manteiga. Isso confere exatamente com o dado do enunciado: "três pontos de manteiga derretida" = I, III e V.

Subpasso 4.3 — Verificação: qual par é "consecutivo"?

Os três ventres, na ordem em que aparecem na travessa, são I, III e V. Dois ventres são ditos consecutivos quando não há nenhum outro ventre entre eles — apenas um nó de permeio, numa distância de λ/2:

• I e III → consecutivos (só o nó II entre eles). ✓

• III e V → também consecutivos (só o nó IV entre eles). ✓ — mas esse par não aparece entre as alternativas.

• I e V → NÃO são consecutivos: o ventre III está entre eles, de modo que a distância entre I e V é um comprimento de onda inteiro (λ), e não meio comprimento de onda (λ/2).

Confrontando com as alternativas oferecidas, apenas o par (I, III) está disponível como resposta e satisfaz simultaneamente as duas condições pedidas: são pontos de manteiga derretida E são consecutivos.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) I e III

✅ Correta: I e III são dois ventres (pontos de amplitude máxima) vizinhos, com apenas o nó II entre eles. São, portanto, as duas manchas de manteiga derretida mais próximas uma da outra — exatamente o que "dois pontos consecutivos" exige.

B) I e V

❌ Incorreta: I e V são, de fato, dois pontos onde a manteiga derrete (ambos são ventres), mas não são consecutivos, pois o ventre III está localizado entre eles. Essa é a armadilha clássica: o candidato acerta "onde derrete", mas ignora a exigência de proximidade imposta pela palavra "consecutivos".

C) II e III

❌ Incorreta: II é um nó — amplitude sempre nula, sem qualquer derretimento — enquanto III é um ventre. Um par de "pontos consecutivos de manteiga derretida" exige que ambos os pontos realmente derretam; como II não derrete, o par está desqualificado de partida.

D) II e IV

❌ Incorreta: II e IV são justamente os dois nós da figura, isto é, os únicos pontos onde a amplitude é sempre nula e a manteiga permanece fria e sólida. É o erro oposto ao esperado: tomar os nós pelos ventres.

E) II e V

❌ Incorreta: mistura um nó (II, sem derretimento) com um ventre (V, com derretimento). Mesmo problema das alternativas C e D — o par não representa dois pontos que efetivamente tiveram a manteiga derretida.

🏆 Gabarito: A — I e III são os dois ventres vizinhos da onda estacionária, únicos pontos que satisfazem, ao mesmo tempo, "ser local de manteiga derretida" e "ser consecutivo" (sem outro ventre entre eles).

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: Somente I e III formam um par de ventres adjacentes, sem qualquer outro ponto de amplitude máxima entre eles, cumprindo simultaneamente as duas exigências da questão — serem pontos de manteiga derretida e serem consecutivos.
• Padrão de cobrança: O ENEM costuma usar esse experimento (forno de micro-ondas + manteiga ou chocolate derretido) para introduzir o cálculo da velocidade da luz, c = f·λ, em que λ = 2d, sendo d a distância entre dois ventres consecutivos — um dos experimentos caseiros mais citados em provas de Física.
• Generalização: em qualquer onda estacionária, os pontos de energia máxima (ventres) e os de energia nula (nós) se intercalam regularmente; a distância entre dois elementos do mesmo tipo consecutivos (nó-nó ou ventre-ventre) é sempre λ/2, enquanto entre um nó e o ventre mais próximo é λ/4.
• Dica de eliminação rápida: primeiro elimine toda alternativa que contenha um nó (aqui, II ou IV), pois nó nunca tem manteiga derretida — isso já descarta C, D e E em segundos; depois, entre os ventres restantes, escolha sempre o par mais próximo (sem outro ventre entre eles), nunca o mais distante.
• Conexões: o mesmo raciocínio de nós e ventres aparece em tubos sonoros e colunas de ar (instrumentos de sopro), em cordas vibrantes (instrumentos de corda) e é a base do próprio cálculo experimental da velocidade da luz feito com forno de micro-ondas.