Questão 104 — ENEM 2025 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Ondulatória (oscilações forçadas e ressonância)
• ⚡ Nível: Fácil — o próprio enunciado define o fenômeno; basta reconhecê-lo pelo nome.
• 🎯 Tema/Habilidade: Fenômenos ondulatórios e transferência máxima de energia entre oscilador externo e sistema oscilante (interpretação de texto científico em Física).
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é o fenômeno ondulatório responsável pela nanoantena absorver o máximo de energia da luz?"
• Palavras-chave decisivas: "absorve o máximo de energia", "frequência igual à sua frequência natural", "sistema massa-mola"
• Armadilha típica: confundir a transferência máxima de energia com interferência (superposição de ondas) ou com difração (pelo tamanho nanométrico da estrutura).
• O que a resposta precisa demonstrar: reconhecer que "máximo de energia quando a frequência externa é igual à frequência natural" é a definição literal de ressonância.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Frequência natural: frequência com que um sistema oscila livremente quando é perturbado e deixado por conta própria (depende só das suas propriedades, como massa e rigidez da "mola").
• Oscilação forçada: quando um agente externo (aqui, a onda eletromagnética da luz) impõe sua própria frequência ao sistema, fazendo-o oscilar nessa frequência.
• Ressonância: situação especial da oscilação forçada em que a frequência do agente externo coincide com a frequência natural do sistema. Nesse ponto a amplitude e a energia transferida atingem o valor máximo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "As cargas na nanoantena iluminada passam a oscilar de forma equivalente a um sistema massa-mola" → o modelo físico é o de um oscilador com uma frequência natural bem definida.
• Evidência 2: "absorve o máximo de energia de um agente externo, quando este oscila em frequência igual à sua frequência natural de oscilação" → o texto descreve exatamente a condição de ressonância.
• Síntese: o enunciado não pede um cálculo; pede o nome do fenômeno em que coincidência de frequências gera absorção máxima de energia. Esse fenômeno é a ressonância.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o sistema oscilante

A luz visível é uma onda eletromagnética com frequência da ordem de 10¹⁴ Hz. Ao incidir sobre a nanoantena de ouro (as duas barras da figura, com ~200 nm de comprimento), o campo elétrico da onda empurra os elétrons livres do metal para frente e para trás. Esses elétrons se comportam como um oscilador: têm inércia (massa) e uma força restauradora (a atração eletrostática que os traz de volta), exatamente como um sistema massa-mola, com uma frequência natural própria.

Subpasso 4.2 — Aplicar a condição de máxima absorção

Um oscilador forçado absorve energia máxima do agente que o empurra quando a frequência desse agente é igual à sua frequência natural. Simbolicamente: quando f_externa ≈ f_natural, a amplitude de oscilação → máxima e a energia absorvida → máxima. É por isso que a nanoantena é projetada para ter dimensões nanométricas: ajustar o tamanho ajusta a frequência natural dos elétrons até casá-la com a frequência da luz visível que se quer captar. Esse casamento de frequências é a ressonância.

Subpasso 4.3 — Verificação

O texto diz "absorve o máximo de energia… quando este oscila em frequência igual à sua frequência natural". Trocando essa frase pelo termo técnico, obtemos: "há ressonância". Nenhuma outra alternativa descreve máxima transferência de energia por coincidência de frequências. Logo, o fenômeno é a ressonância → alternativa D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) reflexão.

❌ Incorreta: reflexão é o retorno da onda ao encontrar uma superfície. Não descreve transferência máxima de energia nem depende de coincidência de frequências.

B) refração.

❌ Incorreta: refração é a mudança de direção e de velocidade da onda ao passar de um meio para outro. Nada tem a ver com a absorção máxima associada a frequências iguais.

C) difração.

❌ Incorreta: difração é o desvio/espalhamento da onda ao contornar obstáculos ou passar por fendas de dimensão comparável ao comprimento de onda. Embora a nanoantena seja nanométrica, o texto atribui o funcionamento à coincidência de frequências, não ao espalhamento da onda.

D) ressonância.

✅ Correta: é o fenômeno em que um sistema absorve o máximo de energia de um agente externo quando a frequência deste iguala a frequência natural do sistema — exatamente o que o enunciado descreve com o modelo massa-mola.

E) interferência.

❌ Incorreta: interferência é a superposição de duas ou mais ondas, gerando reforço ou anulação. O enunciado trata de um único oscilador absorvendo energia, não da combinação de ondas.

🏆 Gabarito: D — a máxima absorção de energia quando a frequência externa iguala a frequência natural do sistema é a definição de ressonância.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a ressonância (D) explica absorção máxima por coincidência de frequências; as demais são fenômenos ondulatórios distintos.
• Padrão de cobrança: o ENEM adora "esconder" a definição de ressonância dentro de um contexto tecnológico (nanoantenas, fornos de micro-ondas, instrumentos musicais, pontes que oscilam). A estratégia é sempre extrair a frase-chave.
• Generalização: sempre que um texto disser "máxima amplitude / máxima absorção de energia quando as frequências coincidem", a resposta é ressonância.
• Dica de eliminação rápida: reflexão, refração e difração descrevem trajetória da onda; interferência descreve soma de ondas. Só a ressonância fala em energia máxima por igualdade de frequências — corte as quatro em segundos.
• Conexões: ressonância no diapasão e em taças de cristal; oscilações forçadas no MHS (pêndulo empurrado no tempo certo); sintonia de rádio (o circuito "ressoa" na frequência da estação).