Questão 124 — ENEM 2019 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Ondulatória (propriedades das ondas eletromagnéticas)
• ⚡ Nível: Fácil — é uma questão conceitual, sem cálculos, que exige apenas associar corretamente cada grandeza física da onda a um efeito perceptível da luz.
• 🎯 Tema/Habilidade: Relação entre amplitude, frequência, comprimento de onda e as sensações visuais de brilho e cor (Competência de área 6 — compreender fenômenos ondulatórios).
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual propriedade da onda luminosa é responsável pelo aumento do brilho, sem mudar a cor?"
• Palavras-chave decisivas: intensidade luminosa aumentou, sem que a cor se alterasse, luz monocromática
• Armadilha típica: confundir "intensidade/brilho" com "frequência", pensando que uma luz "mais forte" tem mais energia por fóton — na verdade, mais brilho significa mais fótons/energia total transportada pela onda, não fótons mais energéticos.
• O que a resposta precisa demonstrar: o candidato precisa saber que, entre as propriedades listadas, existe apenas UMA capaz de variar independentemente da cor da luz, e essa é a que explica o aumento do brilho.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Cor da luz (luz monocromática): é determinada pela frequência da onda eletromagnética (e, em decorrência, pelo comprimento de onda, já que λ = v/f). Se a frequência muda, a cor muda.
• Amplitude da onda: é a "altura" da oscilação do campo elétrico (e magnético) da onda eletromagnética. Ela está diretamente ligada à intensidade (brilho) da luz: quanto maior a amplitude, maior a energia transportada por unidade de tempo, e mais intensa (brilhante) é a luz percebida.
• Intensidade luminosa ∝ Amplitude²: na física ondulatória, a intensidade de qualquer onda é proporcional ao quadrado da amplitude (I ∝ A²). É essa relação matemática que fundamenta a resposta.
• Velocidade da onda: no vácuo (ou em um mesmo meio), a velocidade da luz é constante (c ≈ 3 × 10⁸ m/s) e não varia com a intensidade da fonte.
• Fase da onda: descreve o estado de oscilação em um instante (usada em fenômenos de interferência), não tem relação com quanto "brilho" uma única onda emite.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "trocou as baterias do apontador e notou que a intensidade luminosa aumentou" → houve mais energia disponível para o laser emitir, ou seja, a onda passou a oscilar com maior amplitude.
• Evidência 2: "sem que a cor do laser se alterasse" → a frequência (e o comprimento de onda) permaneceram exatamente os mesmos, pois são eles que determinam a cor da luz monocromática.
• Síntese: como a cor não mudou, frequência e comprimento de onda estão descartados. Como o laser é o mesmo aparelho, no mesmo meio (ar), a velocidade da luz também não muda. A fase não tem relação com o brilho de uma onda isolada. Resta a amplitude como a única grandeza capaz de aumentar a intensidade luminosa mantendo a cor constante.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o que muda e o que não muda no fenômeno

O enunciado descreve duas trocas: (1) as baterias foram substituídas — logo, mais energia elétrica é convertida em energia luminosa por unidade de tempo; (2) a cor do laser permanece a mesma. Fisicamente, energia luminosa emitida por segundo é a potência ou intensidade da onda. Já a cor de uma luz monocromática é definida por sua frequência f (e, de forma associada, pelo comprimento de onda λ, já que λ = v/f, com v constante no mesmo meio).

Subpasso 4.2 — Relacionar a intensidade luminosa a uma grandeza ondulatória

Em qualquer onda (mecânica ou eletromagnética), a intensidade transportada é proporcional ao quadrado da amplitude:

I ∝ A²

Isso significa que, se as baterias novas fornecem mais energia ao circuito do laser, o campo elétrico oscilante da onda emitida passa a vibrar com maior amplitude A. Consequentemente, a intensidade I aumenta — e é exatamente essa intensidade que o olho humano percebe como "brilho". Frequência e comprimento de onda não entram nessa relação de intensidade; eles determinam apenas a cor.

Subpasso 4.3 — Verificação

Confirmando com as demais grandezas citadas no enunciado (fase e velocidade): nenhuma delas está associada à quantidade de energia transportada pela onda. A fase é relevante apenas em fenômenos de interferência entre duas ou mais ondas, e a velocidade da luz no ar é praticamente constante (c), independente da potência da fonte. Logo, a única grandeza que explica o aumento do brilho sem alterar a cor é a amplitude, confirmando a alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) amplitude.

✅ Correta: a amplitude é a grandeza que determina a energia (intensidade) transportada pela onda luminosa. Como I ∝ A², aumentar a amplitude aumenta o brilho percebido sem qualquer necessidade de alterar frequência ou comprimento de onda — exatamente o que ocorreu ao trocar as baterias.

B) frequência.

❌ Incorreta: a frequência é responsável pela cor da luz monocromática. Se a frequência tivesse mudado, o enunciado não afirmaria que "a cor do laser não se alterou" — essa é justamente a pista que descarta esta alternativa.

C) fase da onda.

❌ Incorreta: a fase indica o estado de oscilação da onda em um dado instante e é relevante em fenômenos de interferência (construtiva ou destrutiva) entre duas ondas. Uma única onda emitida por um laser não tem seu brilho alterado por mudanças de fase.

D) velocidade da onda.

❌ Incorreta: a velocidade da luz no ar é praticamente constante (aproximadamente c = 3 × 10⁸ m/s), independentemente da potência da fonte emissora. Trocar as baterias não altera o meio de propagação nem, portanto, a velocidade da onda.

E) comprimento de onda.

❌ Incorreta: assim como a frequência, o comprimento de onda está diretamente ligado à cor da luz (λ = v/f). Como a cor permaneceu a mesma, o comprimento de onda também permaneceu constante — não é ele que explica a mudança de brilho.

🏆 Gabarito: A — o aumento do brilho do laser, sem mudança de cor, só pode ser explicado pelo aumento da amplitude da onda luminosa, já que a intensidade (brilho) é proporcional ao quadrado da amplitude, enquanto a cor depende exclusivamente da frequência/comprimento de onda, que permaneceram inalterados.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a letra A é a única alternativa compatível com o fato de o brilho aumentar e a cor permanecer igual, pois amplitude e cor são grandezas fisicamente independentes.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma explorar essa distinção — "o que muda a cor" versus "o que muda o brilho/volume/intensidade" — tanto em ondas luminosas (laser, cores) quanto em ondas sonoras (timbre, altura e volume), sempre de forma conceitual e contextualizada em situações do cotidiano.
• Generalização: para qualquer onda, guarde a regra: frequência e comprimento de onda → determinam o "tipo" da onda (cor no caso da luz, altura/nota no caso do som); amplitude → determina a "intensidade" da onda (brilho no caso da luz, volume no caso do som).
• Dica de eliminação rápida: sempre que o enunciado disser "mudou X mas Y permaneceu igual", separe as grandezas em dois grupos — as que respondem por cor/tom (frequência, comprimento de onda) e as que respondem por intensidade/energia (amplitude). Isso elimina 2 a 3 alternativas em segundos, restando apenas amplitude, fase ou velocidade para análise final.
• Conexões: o mesmo raciocínio se aplica a ondas sonoras (amplitude → volume; frequência → altura/nota musical) e a fenômenos de interferência de luz (fase → franjas claras e escuras em experimentos como a dupla fenda de Young).