Questão 122 — ENEM 2025 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletromagnetismo aplicado (piezoeletricidade e transdutores eletromecânicos)
• ⚡ Nível: Fácil — o próprio texto define a propriedade e basta reconhecer onde ela reaparece.
• 🎯 Tema/Habilidade: Conversão entre energia mecânica e energia elétrica; associar propriedade de um material ao funcionamento de um dispositivo tecnológico (H17/H21 — relacionar tecnologias a princípios físicos).
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual dos dispositivos listados funciona com base na mesma propriedade que faz o cristal de quartzo do relógio operar?"
• Palavras-chave decisivas: piezoeletricidade, pressão mecânica → pulsos elétricos, vibra com corrente elétrica.
• Armadilha típica: confundir "usa eletricidade" com "usa piezoeletricidade". Todos os aparelhos das alternativas usam energia elétrica, mas só um converte deformação mecânica em sinal elétrico (e vice-versa).
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar o dispositivo cujo princípio de operação é o acoplamento direto entre pressão/deformação e tensão elétrica.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Efeito piezoelétrico direto: ao ser comprimido ou deformado, certos cristais (quartzo, alguns cerâmicos) geram uma diferença de potencial (pulso elétrico) proporcional à pressão aplicada.
• Efeito piezoelétrico inverso: ao receber uma tensão/corrente elétrica, o mesmo cristal se deforma e vibra. É a soma dos dois efeitos que sustenta o oscilador do relógio.
• Transdutor: todo dispositivo que converte uma forma de energia em outra. O microfone é um transdutor acústico-elétrico: transforma a energia mecânica das ondas sonoras em sinal elétrico.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "gera pulsos elétricos quando submetido a uma pressão mecânica" → este é literalmente o efeito piezoelétrico direto — pressão vira eletricidade.
• Evidência 2: "vibra quando atravessado por uma corrente elétrica" → este é o efeito inverso — eletricidade vira movimento mecânico.
• Síntese: a propriedade-chave é a conversão bidirecional entre grandeza mecânica (pressão, deformação, som) e grandeza elétrica. Procuramos, entre as alternativas, o único aparelho cujo princípio é exatamente esse — e não um princípio químico, térmico, semicondutor ou de motor.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — O que o som é, fisicamente

O som é uma onda de pressão que se propaga no ar. Ao chegar a um obstáculo, ele exerce pequenas variações de pressão mecânica sobre a superfície. Guarde isto: som = pressão mecânica oscilante.

Subpasso 4.2 — Como um microfone piezoelétrico funciona

Num microfone de cristal (piezoelétrico), as ondas sonoras incidem sobre um diafragma acoplado a uma pastilha de material piezoelétrico. A pressão sonora comprime e relaxa o cristal repetidamente; pelo efeito piezoelétrico direto, cada compressão gera um pulso elétrico proporcional. O resultado é um sinal elétrico que reproduz fielmente a onda sonora — exatamente o mesmo princípio "pressão → carga elétrica" descrito no texto para o quartzo.

Subpasso 4.3 — Verificação

O relógio usa o efeito piezoelétrico (direto e inverso). O microfone piezoelétrico usa o efeito direto (pressão sonora → tensão elétrica). A propriedade é a mesma. Nenhuma outra alternativa depende de deformação de cristal para gerar ou responder a eletricidade. Confirma-se a associação.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) bateria de telefone celular.

❌ Incorreta: funciona por reações eletroquímicas (oxirredução) entre eletrodos e eletrólito, convertendo energia química em elétrica. Não há deformação de cristal nem conversão pressão↔carga.

B) forno de micro-ondas.

❌ Incorreta: baseia-se no magnetron, que gera ondas eletromagnéticas de micro-ondas; estas agitam moléculas de água (rotação dipolar) aquecendo o alimento. É eletromagnetismo/térmico, não piezoeletricidade.

C) lâmpada de LED.

❌ Incorreta: emite luz pela recombinação de elétrons e lacunas em uma junção semicondutora (eletroluminescência). Converte energia elétrica em luz por efeito de estado sólido, não por deformação mecânica.

D) microfone.

✅ Correta: o microfone piezoelétrico converte a pressão das ondas sonoras (energia mecânica) em sinal elétrico — o mesmo efeito piezoelétrico direto que o texto atribui ao cristal de quartzo.

E) ventilador.

❌ Incorreta: usa um motor elétrico, que converte energia elétrica em energia mecânica de rotação por força magnética (interação corrente-campo). Não envolve piezoeletricidade.

🏆 Gabarito: D — o microfone é o único dispositivo cujo funcionamento se apoia na piezoeletricidade, convertendo pressão mecânica (som) em sinal elétrico, tal como o cristal de quartzo do relógio.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só o microfone realiza a conversão pressão mecânica ↔ carga elétrica descrita no texto; todos os outros usam princípios distintos (químico, eletromagnético, semicondutor, motor).
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de dar a definição de um efeito físico dentro do texto e pedir outra aplicação do mesmo princípio — o segredo é isolar a propriedade essencial, não a função do aparelho.
• Generalização: piezoeletricidade = pressão/deformação ⇄ tensão elétrica, sempre bidirecional. Aparece em microfones, alto-falantes de cerâmica (buzzers), acendedores de fogão, sensores de impacto e ultrassom.
• Dica de eliminação rápida: pergunte de cada alternativa "aqui há um cristal sendo deformado ou gerando eletricidade?". Bateria (química), micro-ondas (magnetron), LED (semicondutor) e ventilador (motor) caem de imediato.
• Conexões: transdutores e conversão de energia; ondas sonoras; osciladores e relógios atômicos; efeito termoelétrico e fotoelétrico (outras conversões que o ENEM cobra).