ENEM 2014 (3ª aplicação) — questão 49 de Física
Enunciado em texto
O fenômeno da levitação de corpos ocorre, na Terra, quando a força gravitacional é equilibrada, fazendo com que um objeto paire no ar. O som pode fazer objetos levitarem, fenômeno chamado de levitação acústica. Um levitador acústico deve conter um transdutor, que é uma superfície vibratória que emite o som, e um refletor. Ambos têm superfícies côncavas para focalizar o som, conforme a ilustração:
[Figura: em cima, uma superfície curva com a concavidade voltada para baixo, chamada “Refletor”; embaixo, outra superfície curva com a concavidade voltada para cima, chamada “Transdutor”. Entre as duas, uma bolinha preta, o “Objeto em levitação”. À direita, uma seta vertical para baixo indica a “gravidade”.]
Disponível em: http://ciencia.hsw.uol.com.br. Acesso em: 28 fev. 2012 (adaptado).
Para que haja a levitação indicada na figura, a força que equilibra o peso do objeto deve ser decorrente da
a) ação mecânica direta do transdutor sobre o objeto.
b) ressonância que ocorre entre a onda sonora e o objeto.
c) pressão que o som emitido pelo transdutor aplica no objeto.
d) interferência destrutiva do som que anula o movimento do objeto.
e) diferença de pressão dos sons emitido e refletido aplicada no objeto.
(Enunciado e figura: ENEM 2014, 3ª aplicação, Caderno 3 – Branco — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: de onde vem a força para cima que segura o objeto no ar.
Passo 1 — som é onda de pressão. Onde o som passa, a pressão do ar oscila em torno da pressão normal. Uma onda sonora intensa empurra as superfícies que encontra.
Passo 2 — duas ondas no mesmo lugar. O transdutor emite o som para cima; o refletor devolve o som para baixo. As duas ondas se superpõem entre as placas e formam uma onda estacionária, com regiões fixas de pressão alta e de pressão baixa.
Passo 3 — a força no objeto. O objeto pequeno fica numa posição em que a pressão sobre a parte de baixo dele é maior que a pressão sobre a parte de cima. Essa diferença de pressão, criada pela combinação do som emitido com o som refletido, dá uma força resultante para cima que equilibra o peso.
Por que não as outras: (A) o transdutor não toca o objeto. (B) não há ressonância do objeto; quem “entra em sintonia” é o ar entre as placas. (C) só o som emitido não basta: sem o refletor não se forma a onda estacionária, e é por isso que o refletor é parte obrigatória do aparelho. (D) interferência não “anula movimento”; ela redistribui a pressão.
⚠️ A armadilha: a (C). Ela lembra que o som exerce pressão, mas esquece o refletor que o próprio texto diz ser necessário. A força vem da diferença entre as pressões, formada pelas duas ondas juntas.
A ideia em uma frase: o som emitido e o refletido formam uma onda estacionária, e a diferença de pressão entre baixo e cima do objeto segura o peso dele.
Resposta: alternativa E (diferença de pressão dos sons emitido e refletido).
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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