UFSC 2025 — questão 24 de Física
Enunciado em texto
Quando as nadadoras artísticas estão debaixo d’água, um conjunto de alto-falantes subaquáticos permite que continuem ouvindo a música e permaneçam em sincronia. Diferentemente dos alto-falantes tradicionais, que usam um cone móvel para criar som, estes alto-falantes usam o efeito piezoelétrico, esquematizado na figura.
[Figura: um “Sinal Elétrico” senoidal chega por um fio a um disco de “Cerâmica Piezoelétrica”, que emite ondas de “Som”, representadas por arcos que se afastam dele.]
Com base no exposto acima, é correto afirmar que:
(01) a velocidade do som na água é igual à velocidade do som no ar.
(02) a intensidade sonora é a quantidade de energia transportada pelas ondas sonoras em um certo local.
(04) as moléculas da água entre as nadadoras artísticas e o alto-falante subaquático oscilam paralelamente à direção de propagação da onda sonora produzida pelo alto-falante.
(08) a cerâmica piezoelétrica transforma trabalho elétrico em trabalho sonoro.
(16) a frequência da onda sonora de Smooth criminal continua a mesma quando passa da água para o ar.
(32) o efeito piezoelétrico não é explicado pela Lei de Faraday.
(64) a música Smooth criminal chega a todas as nadadoras artísticas da figura da questão 23 com a mesma intensidade sonora quando emitida no ar por um determinado alto-falante.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2025 — 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: julgar afirmações sobre a propagação do som na água e o alto-falante piezoelétrico.
(01) Falsa. O som é muito mais rápido na água (cerca de 1 500 m/s) do que no ar (340 m/s, formulário da prova): a velocidade depende do meio.
(02) Falsa. A definição está incompleta a ponto de ficar errada. Intensidade sonora é potência por unidade de área: a energia que atravessa, a cada segundo, cada metro quadrado perpendicular à propagação (, em W/m²). Uma “quantidade de energia” (em joules) não é intensidade.
(04) Verdadeira. O som em fluidos é uma onda longitudinal: as moléculas vibram na mesma direção em que a onda se propaga, formando compressões e rarefações.
(08) Falsa. “Trabalho sonoro” não é uma grandeza física. Trabalho é uma forma de transferir energia, não um tipo de energia que se transforma em outro. O que a cerâmica faz é converter energia elétrica em energia mecânica de vibração, que se propaga na água como onda sonora.
(16) Verdadeira. Na troca de meio, a frequência é imposta pela fonte e não muda; mudam a velocidade e o comprimento de onda ().
(32) Verdadeira. A lei de Faraday trata da fem induzida por variação de fluxo magnético. O efeito piezoelétrico é outra coisa: certos cristais e cerâmicas se polarizam eletricamente quando deformados (e se deformam sob tensão elétrica), sem nada de indução magnética.
(64) Falsa. As nadadoras estão a distâncias diferentes do alto-falante, e a intensidade cai com a distância (a potência se espalha por áreas cada vez maiores). Além disso, o som emitido no ar é quase todo refletido na superfície da água: as partes submersas o recebem muito atenuado.
Atenção: a (08) foi julgada pela precisão da linguagem. A ideia por trás dela — a cerâmica recebe energia do sinal elétrico e a entrega à água como som (efeito piezoelétrico inverso) — está certa; o que a banca rejeitou foi a expressão “trabalho elétrico em trabalho sonoro”. Quem leu “trabalho” no sentido de energia teria motivo para marcá-la como verdadeira.
⚠️ A armadilha: a (16). Quem muda de um meio para outro é a velocidade (e o comprimento de onda); a frequência — e, portanto, a nota musical — se mantém.
A ideia em uma frase: o som é onda mecânica longitudinal: sua velocidade depende do meio, sua frequência depende só da fonte, e sua intensidade é potência por área.
Resposta: soma 52 (04 + 16 + 32).
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.