Dúvida sobre a questão 13 do CV2023-UECE

27 de maio, 2023 às 20:58 | Postado em Ondas mecânicas, Questões do ENEM, vestibulares, concursos

Sou do Ceará, e neste final de semana, teve a segunda fase do vestibular da Estadual aqui. Em uma questão de física , de interferência, está havendo um movimento de alguns professores solicitando a anulação de uma questão, mas acredito que a questão não deva ser anulada.

A questão é essa , e o problema é que : estão argumentando que há a mudança de fase na reflexão da onda sonora que é de pressão.

Pesquisei, e vi em um comentário do senhor falando – em Inversão de fase na reflexão de ondas sonoras: acontece? – que o parâmetro para definir se há mudança de fase é a impedância acústica. Como está sendo de um meio de menor impedância, sobre um de maior impedância, não há inversão de fase. E a questão, portanto, tem gabarito que é 3.

Desculpa o incômodo , mas o senhor poderia me dizer se estou equivocando, e a questão , dessa forma, deverá ser anulada ?

Cabe incialmente destacar que ondas sonoras são ondas de deslocamento longitudinal e de pressão. Entretanto o deslocamento de parte do meio que propaga a energia sonora não está em fase com a pressão desta parte, existindo uma defasagem temporal entre a onda de deslocamento e onda de pressão de um quarto do período (ou de 90° no espaço de fase) [1, 2].

Esta defasagem de um quarto de período ou 90° entre as duas ondas significa  que quando ocorre a pressão extrema o deslocamento do meio é nulo e quando o deslocamento é extremo a pressão do meio é igual à pressão do meio não perturbado pelo som.

Quando ondas sonoras interferem construtivamente para pressão a interferência é destrutiva para o deslocamento e vice-versa.

Abaixo se encontra uma animação de onda sonora estacionária em um tubo retirada da Wikipedia (vide Animação onda estacionária de pressão e deslocamento). Nesta animação observa-se a defasagem espacial e temporal entre deslocamento e pressão.

Na questão 13 do CV-UECE está dito que a onda sonora se reflete em uma parede, portanto em acordo com a discussão que referiste – Inversão de fase na reflexão de ondas sonoras: acontece? – não acontece inversão de fase da onda de pressão, acontecendo inversão de fase da onda de deslocamento.

Como equacionar então? Qual onda considerar para a resposta pois o resultado será diverso para a superposição no detector D?

Ora, a raiz da questão afirma que “o detector registra um reforço sonoro“, isto é, uma intensidade sonora maior do que registraria para cada um dos dois sons individualmente. Uma maior intensidade sonora está associada a uma variação da pressão maior [1, 2] do que aquela causada no detector pelo som que chega diretamente e pelo som refletido. Ou seja, a afirmação “o detector registra um reforço sonoro” implica que se considere uma interferência construtiva para as duas ondas de pressão e nunca uma interferência construtiva para as duas ondas de deslocamento no detector D. Uma interferência construtiva para as ondas de deslocamento determinaria que o som resultasse menos intenso, não reforçado.

Caso se considere que a reflexão não produz mudança na fase da onda refletida encontra-se como resposta 3m, portanto, a alternativa D.

Desta forma a questão está impecável embora eu a considere como difícil por extrapolar o tema das ondas sonoras em nível de ensino médio. Um evidência da dificuldade é que “está havendo um movimento de alguns professores solicitando a anulação de uma questão“.

Um excelente material relacionado ao tema: Standing Sound Waves (Longitudinal Standing Waves)

REFERÊNCIAS

[1] Elmore, W. C. e Heald, M. A. Physics of waves. Dover, New York, 1985.

[2] Halliday, Resnick e Jearl Walker. Fundamentos de Física, vol.2. Rio de Janeiro: LTC, 2009.