EEAR 2021 (CFS 1) — questão 74 de Física

Enunciado em texto
Um jovem preenche totalmente um recipiente retangular de vidro com fatias de pão de forma e sobre essas coloca uma camada homogênea de queijo ralado com a intenção de derretê-lo, em um forno de microondas. Como o recipiente caberia justo no interior do forno de microondas, ele retirou o prato giratório (pois não teria como girar) e colocou o recipiente diretamente no fundo do forno e o ligou.
Após o tempo normal para o derretimento do queijo, o forno é desligado e aberto. O jovem percebeu que a cobertura de queijo apresentava um padrão retangular de pontos em que o queijo derreteu e entre esses pontos o queijo não derreteu. Entre os pontos que o queijo derreteu, ele percebeu que a distância era sempre de 6,0 cm, conforme a figura:
[Figura: recipiente retangular visto em perspectiva, com a superfície de queijo marcada por pontos, indicados como “pontos onde o queijo derreteu”, dispostos numa grade retangular. A distância entre dois pontos vizinhos na mesma fileira está indicada como 6 cm, e entre dois pontos vizinhos de fileiras diferentes também 6 cm. Legenda embaixo: “Recipiente retangular”.]
Supondo isso ser efeito do fenômeno da formação de ondas estacionárias entre as paredes do forno e que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no ar seja m/s, o jovem calculou a frequência utilizada no gerador de microondas desse forno. Assinale a alternativa que apresenta corretamente esse valor.
a) 25 MHz
b) 50 MHz
c) 2,5 GHz
d) 5,0 GHz
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 1/2021 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: a frequência das micro-ondas, a partir da distância entre os pontos de queijo derretido.
Passo 1 — o que são os pontos derretidos. Numa onda estacionária, a energia se concentra nos ventres (amplitude máxima); nos nós, quase não há aquecimento. Então os pontos derretidos são ventres, e a distância entre dois ventres vizinhos é meio comprimento de onda:
Passo 2 — a frequência. Com e λ = 0,12 m:
Isto é, 2,5 GHz.
Conferindo: os fornos de micro-ondas domésticos trabalham mesmo perto de 2,45 GHz.
⚠️ A armadilha: tomar os 6 cm como o comprimento de onda inteiro. Aí GHz, a alternativa D.
A ideia em uma frase: na onda estacionária, ventres vizinhos (e nós vizinhos) estão a λ/2 um do outro.
Resposta: alternativa C (2,5 GHz).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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