UFSC 2020 — questão 27 de Física
Enunciado em texto
Com o avanço das tecnologias modernas, muitos tipos diferentes de dispositivos estão disponíveis para apoiar a mobilidade dos deficientes visuais, permitindo que eles caminhem com maior rapidez e segurança, já que essas tecnologias oferecem informações sobre a forma do caminho e a posição dos obstáculos. A figura ao lado mostra uma pesssoa com deficiência visual caminhando com uma bengala eletrônica. Dois sensores ultrassônicos são montados na bengala e cooperam com sensores de infravermelho (IV) para criar um sistema complementar capaz de fornecer uma medida confiável da distância do obstáculo. Ambos os sensores emitem ondas que são refletidas nos obstáculos e calculam a distância destes a partir da diferença entre o tempo de emissão e o de recebimento da onda refletida. Sensores vibratórios junto com uma campainha são usados para emitir um sinal sonoro e vibrar se a bengala estiver prestes a atingir qualquer obstáculo. Sobre o assunto abordado e com base na figura e no exposto acima, é correto afirmar que:
[Figura: uma pessoa caminha em direção a uma escada segurando uma bengala eletrônica. Na bengala, dois “Sensores Ultrassônicos” emitem ondas em leque em direção aos degraus; perto da empunhadura ficam os “Sensores Vibratórios”; junto à roda, na ponta da bengala, um “Sensor IV” emite ondas rente ao chão.]
CHAURASIA, S.; KAVITHA, K.V.N. An electronic walking stick for blinds. International Conference on Information Communication & Embedded Systems (ICICES 2014). [Adaptado].
(01) os sensores ultrassônicos da bengala emitem ondas com comprimento de onda superior a 2,0 cm.
(02) o ultrassom e o infravermelho não são ondas eletromagnéticas dentro do espectro visível.
(04) os obstáculos de vidro são considerados opacos para a radiação infravermelha.
(08) o ultrassom emitido pela bengala pode causar incômodo quando percebido pelo ouvido humano.
(16) o infravermelho se propaga no ar com velocidade inferior à do ultrassom.
(32) o ultrassom é eficaz para detectar qualquer obstáculo, já que não é absorvido por nenhum objeto.
(64) o infravermelho não é uma radiação ionizante.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC/UFFS 2020 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: comparar o ultrassom (onda mecânica) com o infravermelho (onda eletromagnética).
(01) Falsa. Ultrassom é som de frequência acima de 20 kHz. Com e m/s (formulário da prova), o maior comprimento de onda possível é
ou seja, 1,7 cm. O comprimento de onda do ultrassom é menor que 1,7 cm, e portanto menor que 2,0 cm.
(02) Verdadeira. Nenhuma das duas é uma onda eletromagnética do espectro visível: o ultrassom nem é eletromagnético (é mecânico), e o infravermelho é eletromagnético, mas fica fora do visível (abaixo do vermelho).
(04) Verdadeira. O vidro comum é transparente à luz visível, mas absorve boa parte do infravermelho (é o princípio da estufa), comportando-se como opaco para ele.
(08) Falsa. Ultrassom está acima de 20 kHz, fora da faixa audível: o ouvido humano não o percebe.
(16) Falsa. O infravermelho anda no ar a cerca de m/s; o ultrassom, a cerca de 340 m/s. O infravermelho é quase um milhão de vezes mais rápido.
(32) Falsa. Materiais macios e porosos (tecidos, espumas) absorvem boa parte do ultrassom, e superfícies inclinadas podem desviar o eco; por isso a bengala combina os dois tipos de sensor.
(64) Verdadeira. O fóton de infravermelho tem energia menor que o da luz visível, muito abaixo da necessária para arrancar elétrons de átomos e moléculas: não é ionizante (radiações ionizantes são o ultravioleta mais energético, os raios X e os raios gama).
Atenção: a (04) é a afirmação de livro didático. Rigorosamente, o vidro é bastante transparente ao infravermelho próximo (o usado em muitos sensores) e opaco ao infravermelho mais distante (térmico); a proposição segue a visão escolar, e a consideramos verdadeira.
⚠️ A armadilha: a (16). Confundir “onda que a gente não vê” com “onda lenta”: o infravermelho é luz, e luz é a coisa mais rápida que existe.
A ideia em uma frase: ultrassom é som (mecânico, 340 m/s, λ < 1,7 cm, inaudível); infravermelho é luz invisível (eletromagnético, m/s, não ionizante).
Resposta: soma 70 (02 + 04 + 64).
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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