ENEM 2016 — questão 90 de Física
Enunciado em texto
Um experimento para comprovar a natureza ondulatória da radiação de micro-ondas foi realizado da seguinte forma: anotou-se a frequência de operação de um forno de micro-ondas e, em seguida, retirou-se sua plataforma giratória. No seu lugar, colocou-se uma travessa refratária com uma camada grossa de manteiga. Depois disso, o forno foi ligado por alguns segundos. Ao se retirar a travessa refratária do forno, observou-se que havia três pontos de manteiga derretida alinhados sobre toda a travessa. Parte da onda estacionária gerada no interior do forno é ilustrada na figura.
[Figura: uma onda estacionária desenhada com linha cheia e linha tracejada (dois instantes opostos), com cinco setas verticais numeradas I a V apontando para posições sucessivas. As setas I, III e V apontam para os ventres; as setas II e IV apontam para os nós, onde as curvas se cruzam sobre o eixo.]
De acordo com a figura, que posições correspondem a dois pontos consecutivos da manteiga derretida?
a) I e III b) I e V c) II e III d) II e IV e) II e V
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O experimento em uma frase: tirar o prato giratório do micro-ondas revela onde a onda realmente entrega energia — e a manteiga funciona como detector.
Passo 1 — por que existe onda estacionária dentro do forno. As micro-ondas emitidas refletem nas paredes metálicas e se superpõem com as que chegam. Onda indo + onda voltando = onda estacionária, com posições fixas de dois tipos:
• nós — amplitude sempre nula (as duas ondas se cancelam ali o tempo todo);
• ventres — amplitude máxima (as duas se reforçam).
Passo 2 — onde a manteiga derrete. O aquecimento é proporcional à intensidade, e a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude. Então:
Passo 3 — ler a figura. As linhas cheia e tracejada mostram a onda em dois instantes opostos. Onde as duas curvas se cruzam sobre o eixo, a amplitude é sempre zero: são os nós — posições II e IV. Onde as curvas atingem seus máximos, são os ventres — posições I, III e V.
Passo 4 — responder o que foi perguntado. Dois pontos consecutivos de manteiga derretida são dois ventres consecutivos: I e III.
Cuidado com a leitura da pergunta, que é onde a questão pega:
• B (I e V): são ventres, mas não consecutivos — há o III entre eles.
• C, D, E: incluem II ou IV, que são nós — justamente onde a manteiga não derrete.
O que o experimento mede de verdade — e é bonito. A distância entre dois ventres consecutivos é meio comprimento de onda. Medindo com uma régua a distância entre duas manchas de manteiga e multiplicando por dois, obtém-se ; com a frequência escrita na etiqueta do forno (tipicamente 2 450 MHz), calcula-se:
Dá para medir a velocidade da luz com um micro-ondas e um tablete de manteiga — e é por isso que o experimento existe.
E é também por isso que o forno tem prato giratório: sem ele, a comida aqueceria só nos ventres e ficaria gelada nos nós.
A ideia em uma frase: a manteiga derrete nos ventres e sobrevive nos nós — as manchas são o desenho da onda estacionária.
Resposta: alternativa A.
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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