Ciências da NaturezaOndulatória (Propriedades das Ondas, Fenômenos Ondulatórios e Acústica)Difícil

Questão de Ondulatória (Propriedades das Ondas, Fenômenos Ondulatórios e Acústica) — ENEM

Em uma demonstração científica voltada à educação, um pesquisador mostra à plateia uma taça de cristal que pode se quebrar apenas com o som intenso de uma voz ou de um alto-falante. Ele explica que cada objeto possui frequências próprias de vibração, chamadas frequências naturais. Quando uma onda sonora externa chega à taça com frequência igual a uma de suas frequências naturais, a taça passa a absorver energia de forma muito eficiente a cada ciclo, e a amplitude de sua vibração cresce progressivamente. Se a fonte mantém esse tom intenso por tempo suficiente, a amplitude pode aumentar tanto que o cristal não resiste e estilhaça. O pesquisador destaca que, se o som tivesse qualquer outra frequência diferente da natural da taça, esse acúmulo de energia não ocorreria e a taça não quebraria. Os estudantes da plateia precisam nomear corretamente o fenômeno físico responsável pelo crescimento da amplitude e pela quebra da taça nessas condições. Que fenômeno explica o ocorrido?
AEco, pela reflexão do som nas paredes da taça
BRefração do som ao entrar no cristal
CRessonância, quando a frequência externa iguala a natural
DEfeito Doppler entre a fonte e a taça
EPolarização da onda sonora pelo vidro

Gabarito comentado

Ressonância é a transferência eficiente de energia que amplifica a vibração de um sistema quando ele é excitado por sua frequência natural. Está presente em instrumentos musicais, em pontes que oscilam sob ação rítmica do vento e na sintonia de rádios, sendo um conceito central na física das ondas.

Resolução passo a passo

O fenômeno descrito é a ressonância, que ocorre quando a frequência de uma onda externa coincide com uma das frequências naturais de vibração de um corpo. Nessas condições, o sistema absorve energia de forma máxima a cada ciclo e a amplitude da oscilação cresce de modo acumulativo, podendo atingir valores destrutivos, como na taça que estilhaça. O eco é apenas a percepção do som refletido após um intervalo, sem acúmulo de energia. A refração trata da mudança de velocidade e direção entre meios. O efeito Doppler depende de movimento relativo entre fonte e observador, ausente aqui. A polarização ocorre só em ondas transversais e não se aplica ao som, que é longitudinal no ar. Logo, somente a ressonância explica o crescimento da amplitude e a quebra do cristal quando a frequência externa iguala a natural.

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