Questão 111 — ENEM 2020Caderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Ondulatória (interferência de ondas sonoras)
• ⚡ Nível: Médio — exige reconhecer, por trás de uma descrição tecnológica do dia a dia, qual fenômeno físico clássico está em jogo.
• 🎯 Tema/Habilidade: Identificar o fenômeno ondulatório (interferência destrutiva) responsável pelo cancelamento ativo de ruído.
• 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual fenômeno ondulatório explica o funcionamento dos fones com Cancelamento de Ruído (CR)?"
• Palavras-chave decisivas: reduzem todo ruído inconsistente, fadiga de ruído, suprimem o ronco das turbinas
• Armadilha típica: confundir "redução de ruído" com "absorção do som" (A) — a questão descreve um processo ativo (o fone gera algo que se soma ao ruído), não passivo (um material que apenas amortece a onda).
• O que a resposta precisa demonstrar: que existe uma onda sonora sendo emitida pelo fone que se soma à onda de ruído ambiente e a anula.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Interferência de ondas: quando duas ou mais ondas se sobrepõem no mesmo espaço, seus efeitos se somam (princípio da superposição). Se as ondas estiverem em fase, a interferência é construtiva (amplifica); se estiverem em oposição de fase (defasadas em 180°), a interferência é destrutiva (anula ou atenua).
• Absorção: fenômeno em que a energia da onda é convertida em outra forma de energia (geralmente calor) ao atravessar um meio — é o princípio de um tampão de ouvido de espuma, não de um circuito eletrônico ativo.
• Reflexão e difração: reflexão é o retorno da onda ao encontrar um obstáculo; difração é o contorno de obstáculos/aberturas pela onda. Nenhum dos dois descreve "somar duas ondas para cancelar uma".
• Polarização: fenômeno exclusivo de ondas transversais (como a luz), que restringe o plano de vibração — o som é onda mecânica longitudinal e não sofre polarização.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "reduzem todo ruído inconsistente à nossa volta, como o barulho de turbinas de avião" → o fone não bloqueia fisicamente o som (não é uma barreira), ele atua sobre o ruído já existente.
• Evidência 2: "Os fones de ouvido CR não reduzem realmente barulhos irregulares como discursos e choros de bebês" → pista crucial: a tecnologia funciona bem em ruídos constantes e previsíveis (turbina, motor) e falha em sons imprevisíveis. Isso só faz sentido se o fone precisa "captar o padrão do ruído" para gerar uma onda que o cancele — impossível prever um choro súbito.
• Síntese: um microfone capta o ruído ambiente constante, um circuito gera uma onda sonora de mesma amplitude e frequência, mas em oposição de fase, e essa onda é emitida junto com a música. Ao se somarem no ouvido, ruído original e onda anti-ruído se cancelam — isso é interferência destrutiva.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Traduzir a tecnologia em física

Cancelamento Ativo de Ruído (Active Noise Cancelling) funciona assim: um microfone no fone capta a onda sonora do ambiente (por exemplo, o zumbido grave e repetitivo da turbina). Um processador então gera eletronicamente uma segunda onda sonora com a mesma frequência e amplitude, mas com fase invertida em 180° em relação à onda captada.

Subpasso 4.2 — Aplicar o princípio da superposição

Quando as duas ondas — o ruído original e a "onda-espelho" gerada pelo fone — chegam juntas ao ouvido, elas se sobrepõem. Como estão em oposição de fase, a crista de uma coincide com o vale da outra: a amplitude resultante tende a zero. O ouvido praticamente não percebe mais o ruído grave e constante, mas continua ouvindo a música (que não foi cancelada, pois não é o alvo do circuito).

Subpasso 4.3 — Verificação

Esse mecanismo explica perfeitamente a pista do enunciado: ruídos constantes (turbina, motor, aspirador) têm padrão previsível, então o circuito consegue gerar a onda inversa com precisão. Já um choro de bebê ou uma fala têm frequência e amplitude variáveis e imprevisíveis, então o sistema não consegue gerar a onda-espelho a tempo — por isso o texto afirma que esses sons "não são realmente reduzidos". A explicação bate 100% com interferência destrutiva de ondas sonoras.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) absorção.

❌ Incorreta: absorção é um fenômeno passivo, em que um material (como espuma ou borracha) converte a energia sonora em calor ao frear a vibração das moléculas do meio. Não envolve a criação de uma segunda onda para cancelar a primeira, e por isso não explica por que ruídos constantes são cancelados e ruídos irregulares não.

B) interferência.

✅ Correta: o fone CR gera eletronicamente uma onda sonora em oposição de fase à onda do ruído ambiente. A superposição dessas duas ondas produz interferência destrutiva, anulando (ou atenuando fortemente) o ruído constante — exatamente o mecanismo descrito no texto.

C) polarização.

❌ Incorreta: polarização restringe o plano de oscilação de ondas transversais, como a luz. O som é uma onda mecânica longitudinal (as partículas do meio vibram na mesma direção de propagação) e, por definição, não sofre polarização.

D) reflexão.

❌ Incorreta: reflexão ocorre quando uma onda muda de direção ao encontrar um obstáculo e "volta" para o meio de origem. Isso descreveria um fone que funciona como barreira física (isolamento passivo), não um sistema eletrônico que gera uma onda ativa para cancelar outra.

E) difração.

❌ Incorreta: difração é o contorno de obstáculos ou o espalhamento da onda ao passar por uma abertura estreita, alterando sua direção de propagação. Não tem relação com o cancelamento de amplitude por soma de ondas defasadas.

🏆 Gabarito: B — a tecnologia de Cancelamento de Ruído gera uma onda sonora em oposição de fase ao ruído ambiente constante; a superposição das duas ondas causa interferência destrutiva, que anula o ruído percebido.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só "interferência" explica tanto o cancelamento do ruído quanto a pista do texto de que sons irregulares (imprevisíveis) escapam do sistema — a onda-espelho precisa ser calculada a partir de um padrão.
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de embutir um fenômeno físico clássico (aqui, ondulatória) dentro de uma descrição de tecnologia do cotidiano (fones, sonares, radares, ultrassom) — o desafio é "traduzir" o texto tecnológico para o conceito de física.
• Generalização: sempre que o enunciado descrever "duas ondas se somando e um efeito de anulação/reforço", pense em interferência (destrutiva = cancela; construtiva = reforça); nunca confunda com absorção (perda de energia para o meio) ou reflexão (mudança de direção).
• Dica de eliminação rápida: som é onda longitudinal → elimine "polarização" de cara (só vale para onda transversal). Se o texto fala em "gerar algo para anular o ruído" (processo ativo), elimine "absorção" e "reflexão" (processos passivos/de barreira).
• Conexões: batimento sonoro, ressonância, sonares e radares (uso de ondas refletidas), tecnologia de fones Bluetooth com microfone duplo.