Questão 135 do ENEM 2023 — Natureza
O petróleo é uma matéria-prima muito valiosa e métodos geofísicos são úteis na sua prospecção. É possível identificar a composição de materiais estratificados medindo-se a velocidade de propagação do som (onda mecânica) através deles. Considere que uma camada de 450 m de um líquido se encontra presa no subsolo entre duas camadas rochosas, conforme o esquema. Um pulso acústico (que gera uma vibração mecânica) é emitido a partir da superfície do solo, onde são posteriormente recebidas duas vibrações refletidas (ecos). A primeira corresponde à reflexão do pulso na interface superior do líquido com a camada rochosa. A segunda vibração deve-se à reflexão do pulso na interface inferior. O tempo entre a emissão do pulso e a chegada do primeiro eco é de 0,5 s. O segundo eco chega 1,1 s após a emissão do pulso
A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é
- A)270.
- B)540.
- C)818.
- D)1 500.
- E)1 800.
Gabarito oficial: alternativa D)
O tempo entre os dois ecos (1,1 s - 0,5 s = 0,6 s) corresponde ao percurso de ida e volta do som dentro da camada líquida, ou seja, 2 × 450 m = 900 m. Dividindo 900 m por 0,6 s, obtém-se 1 500 m/s, que é a velocidade do som no líquido.
Ver comentário de cada alternativa
- A) Por que está errada: Este valor não corresponde a nenhum cálculo fisicamente coerente com os dados fornecidos. Se dividirmos a espessura da camada líquida (450 m) por 1,1 s, obtemos aproximadamente 409 m/s, e se dividirmos por 0,6 s, obtemos 750 m/s — nenhum deles resulta em 270 m/s. Trata-se de um erro grosseiro de cálculo, provavelmente decorrente de confusão entre operações ou uso indevido dos tempos fornecidos.
- B) Por que está errada: Esse valor poderia surgir de um cálculo equivocado, como dividir 450 m por 0,5 s e depois dividir o resultado por algum fator. No entanto, os 0,5 s referem-se ao tempo de ida e volta do pulso até a interface superior do líquido, e não à travessia da camada líquida. O valor correto exige usar a diferença de tempos entre os dois ecos (0,6 s) e a distância total percorrida no líquido (900 m).
- C) Por que está errada: Esse resultado é obtido por quem soma os tempos dos dois ecos (0,5 s + 0,6 s = 1,1 s) e divide os 900 m de ida e volta no líquido por esse total: 900/1,1 ≈ 818 m/s. O equívoco está em usar o tempo total desde a emissão (1,1 s) em vez da diferença entre os tempos dos ecos. Os 1,1 s incluem o percurso nas camadas rochosas até a interface superior, e não apenas o tempo gasto dentro do líquido.
- D) Por que está certa: O primeiro eco chega 0,5 s após a emissão e corresponde à reflexão na interface superior do líquido. O segundo eco chega 1,1 s após a emissão e corresponde à reflexão na interface inferior. A diferença entre esses tempos (1,1 s − 0,5 s = 0,6 s) representa o tempo que o som leva para atravessar o líquido de ida e volta, percorrendo 2 × 450 m = 900 m. Assim, a velocidade do som no líquido é v = 900 m / 0,6 s = 1 500 m/s.
- E) Por que está errada: Esse valor é obtido por quem considera que os 900 m (ida e volta no líquido) são percorridos em 0,5 s, chegando a 900/0,5 = 1 800 m/s. No entanto, os 0,5 s correspondem ao tempo de ida e volta do pulso até a interface superior do líquido, e não ao tempo gasto para percorrer a camada líquida. O tempo correto para a travessia do líquido é a diferença 1,1 s − 0,5 s = 0,6 s.
Treine com questões oficiais grátis
O banco do Toolspace tem as provas completas do ENEM com filtro por ano e área, gabarito comentado por IA e simulado por prova antiga.