Questão 111 — ENEM 2023

Ficha da Questão

• Matérias necessárias: Ondulatória (grandezas físicas de uma onda), Acústica (intensidade sonora), meio material (dissipação de energia ao longo da propagação).
• Nível: Fácil — exige distinguir qual característica da onda sonora depende do meio/atenuação (amplitude) e qual depende apenas da fonte (frequência, período, comprimento de onda em meio fixo).
• Tema/Habilidade BNCC: EM13CNT101 — analisar e representar ondulatória e suas grandezas características, relacionando-as a fenômenos cotidianos como o "telefone de latinhas".
• Gabarito oficial: C

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Ao aumentar o comprimento do barbante no telefone de latinhas, qual característica da onda sonora diminui?"
• Palavras-chave ancorais: "alterar o comprimento do barbante", "ficar cada vez mais extenso", "demais condições permaneceram inalteradas", "redução de qual característica".
• Armadilha antecipada: confundir comprimento de onda (da onda sonora) com comprimento do barbante (caminho percorrido); confundir amplitude com intensidade (que é proporcional ao quadrado da amplitude); achar que aumentar distância muda frequência/período (não muda — essas dependem da fonte).
• Critério de acerto: a característica que diminui com o aumento da distância é a amplitude (e, por consequência, a intensidade sonora percebida). Frequência e período são determinados pela fonte (voz de Cascão/Cebolinha); comprimento de onda depende de frequência e velocidade do meio (barbante), que não mudam.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

a) Grandezas de uma onda:

| Grandeza | Depende de | Muda com a distância? |

|---|---|---|

| Frequência ($f$) | Fonte | Não |

| Período ($T=1/f$) | Fonte | Não |

| Velocidade ($v$) | Meio (densidade, tensão no barbante) | Não (se meio é homogêneo) |

| Comprimento de onda ($\lambda =v/f$) | $v$ e $f$ | Não (se $v$ e $f$ não mudam) |

| Amplitude ($A$) | Fonte e atenuação/dissipação no meio | Sim — diminui com a distância |

| Intensidade ($I\propto A^2$) | Amplitude | Sim |

b) Por que a amplitude diminui?

À medida que a onda se propaga, parte da energia mecânica é dissipada (convertida em calor por atrito interno nas partículas do meio, resistência do ar em contato, oscilações secundárias). Quanto mais longo o percurso, mais atenuação → menor amplitude na extremidade receptora. O fenômeno se chama atenuação ou amortecimento da onda.

c) Mecanismo do telefone de latas:

A vibração da voz é captada pelo fundo da lata transmissora, transmitida pelo barbante como onda mecânica longitudinal/transversal, e chega ao fundo da lata receptora, que vibra o ar e reproduz o som. Fonte + meio + receptor.

d) Por que frequência e comprimento de onda não mudam?

• $f$ é fixada pela voz emissora.
• $v=\sqrt{T/\mu }$ no barbante (tensão/densidade linear) — depende só do meio.
• $\lambda =v/f$ — se $v$ e $f$ constantes, $\lambda$ é constante.
• Só a amplitude pode sofrer redução pela atenuação.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• "aumenta o comprimento do barbante" → aumenta o caminho que a onda percorre.
• "demais condições inalteradas" → mesma tensão, mesma densidade do barbante → $v$ constante. Mesma fonte → $f$ constante.
• "redução de qual característica" → procuramos a única grandeza que depende do caminho percorrido.

$v$, $f$, $T$, $\lambda$ → determinadas pela fonte e pelo meio (invariantes ao longo do percurso). Só a amplitude sofre atenuação ao longo da propagação.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Listar o que depende da fonte.

Frequência e período ($f$ e $T$) são determinados pela voz do emissor — não mudam pelo fato de o barbante ficar mais longo.

Subpasso 4.2 — Listar o que depende do meio.

Velocidade da onda no barbante $v=\sqrt{T/\mu }$ depende da tensão e densidade do barbante, que o enunciado diz serem constantes ("demais condições inalteradas"). Logo, $v$ não muda. Como $\lambda =v/f$, $\lambda$ também não muda.

Subpasso 4.3 — Identificar o que depende do percurso.

Ao longo da propagação, a energia é dissipada pelo atrito interno e pela resistência do meio. Quanto maior o percurso, mais energia se perde, menor a amplitude ao chegar no receptor. A amplitude é a única grandeza sensível ao comprimento do barbante.

Subpasso 4.4 — Conclusão.

Aumentar o comprimento do barbante → maior percurso → maior atenuação → menor amplitude na extremidade receptora. A voz chega mais fraca (baixa intensidade sonora percebida). Alternativa C.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Altura. ❌ Incorreta. Em acústica, "altura" refere-se à frequência percebida (som agudo vs grave). A frequência é determinada pela fonte e não muda com a distância. Cuidado com o termo "altura" em física — não é amplitude, é frequência (em linguagem musical).

B) Período. ❌ Incorreta. Período $T=1/f$ depende apenas da frequência da fonte. Como $f$ é constante, $T$ é constante. Não se altera com o comprimento do barbante.

C) Amplitude. ✅ Correta. Única grandeza que diminui com o comprimento do caminho percorrido, devido à atenuação (dissipação de energia por atrito interno e perdas para o meio). Intensidade sonora é $I\propto A^2$, então a intensidade também cai — mas a questão pergunta sobre característica da onda, e amplitude é a mais direta.

D) Velocidade. ❌ Incorreta. $v$ depende do meio ($v=\sqrt{T/\mu }$). Enquanto tensão e densidade linear do barbante permanecem constantes, $v$ é constante — não muda com o comprimento.

E) Comprimento de onda. ❌ Incorreta. $\lambda =v/f$. Como nem $v$ nem $f$ mudam, $\lambda$ é constante. Armadilha textual: "comprimento de onda" ≠ "comprimento do barbante". A onda continua tendo o mesmo $\lambda$, só chega com amplitude menor.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação: Alternativa C — aumentar o comprimento do barbante aumenta a atenuação da onda, reduzindo sua amplitude ao chegar no receptor. A voz fica mais fraca, mas continua na mesma frequência, mesmo período, mesmo comprimento de onda e mesma velocidade.
• Padrão de cobrança ENEM: grandezas ondulatórias são cobradas pela classificação "depende de quê": fonte (frequência/período), meio (velocidade), combinação (comprimento de onda), percurso (amplitude/intensidade).
• Generalização: regra mnemônica — "fonte fixa → $f$ e $T$ fixos; meio fixo → $v$ e $\lambda$ fixos; percurso longo → $A$ cai". Funciona para som no ar, em cordas, luz no vidro, etc.
• Dica de eliminação: em questões sobre atenuação, elimine automaticamente $f$, $T$, $v$, $\lambda$ se o enunciado disser que a fonte e o meio são os mesmos — só amplitude/intensidade variam.
• Conexões: a mesma ideia aparece em eletromagnetismo (intensidade de onda EM cai com $1/r^2$ para ondas esféricas, vide Q113 seguinte), em óptica (atenuação em fibra óptica) e em sismologia (atenuação de ondas sísmicas com a distância).