ENEM 2018 PPL — questão 117 de Física
Enunciado em texto
O princípio básico de produção de imagens em equipamentos de ultrassonografia é a produção de ecos. O princípio pulso-eco refere-se à emissão de um pulso curto de ultrassom que atravessa os tecidos do corpo. No processo de interação entre o som e órgãos ou tecidos, uma das grandezas relevantes é a impedância acústica, relacionada à resistência do meio à passagem do som, definida pelo produto da densidade (ρ) do material pela velocidade (v) do som nesse meio. Quanto maior a diferença de impedância acústica entre duas estruturas, maior será a intensidade de reflexão do pulso e mais facilmente será possível diferenciá-las. A tabela mostra os diferentes valores de densidade e velocidade para alguns órgãos ou tecidos.
| Estruturas | ρ (kg/m³) | v (m/s) |
|---|---|---|
| Cérebro | 1 020 | 1 530 |
| Músculo | 1 040 | 1 580 |
| Gordura | 920 | 1 450 |
| Osso | 1 900 | 4 040 |
CAVALCANTE, M. A.; PEÇANHA, R.; LEITE, V. F. Princípios básicos de imagens ultrassônicas e a determinação da velocidade do som no ar através do eco. Física na Escola, n. 1, 2012 (adaptado).
Em uma imagem de ultrassom, as estruturas mais facilmente diferenciáveis são
a) osso e gordura.
b) cérebro e osso.
c) gordura e cérebro.
d) músculo e cérebro.
e) gordura e músculo.
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O enunciado entrega a fórmula e o critério; o trabalho é aritmético e comparativo.
Calculando a impedância de cada estrutura (em ):
O osso é um ponto fora da curva. Cérebro, músculo e gordura ficam todos na faixa de 1,3 a 1,6 — são tecidos moles, com densidade próxima à da água e velocidade do som parecida. O osso tem quase o dobro da densidade e quase o triplo da velocidade, e o produto dispara para 7,68.
Comparando as diferenças pedidas nas alternativas:
| Par | () |
|---|---|
| A — osso e gordura | 6,35 |
| B — cérebro e osso | 6,12 |
| C — gordura e cérebro | 0,23 |
| D — músculo e cérebro | 0,08 |
| E — gordura e músculo | 0,31 |
A maior diferença é entre osso e gordura — os dois extremos da tabela.
Cuidado com a armadilha: é tentador parar no "osso é o mais diferente de todos" e marcar B (cérebro e osso), já que o osso está lá. Mas se o osso é o maior, o par de maior contraste é o osso com o menor — e o menor é a gordura, não o cérebro. É preciso completar a comparação.
Por que isso importa na prática médica. Quanto maior o salto de impedância na interface, maior a fração da onda que volta como eco — e o eco é o que forma a imagem. É por isso que o ultrassom mostra osso e gordura com nitidez, e tem dificuldade para separar músculo de cérebro (diferença de apenas 0,08, cerca de 5%). E é também por isso que se usa gel entre o transdutor e a pele: sem ele haveria ar no meio, cuja impedância é milhares de vezes menor, refletindo praticamente tudo antes de a onda entrar no corpo.
A ideia em uma frase: impedância é densidade vezes velocidade, e a imagem nasce do contraste — o par mais visível é o do maior com o menor.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.