ENEM 2025 — Questão 105 de Física

O que a questão está pedindo?

A questão apresenta uma situação em que a voz da Mônica faz taças de cristal vibrarem até se quebrarem. Apesar de a tirinha sugerir que isso acontece porque ela está “gritando muito”, o próprio enunciado avisa que o fenômeno não depende simplesmente da intensidade do som.

A questão quer que o estudante descubra duas coisas: qual fenômeno ondulatório está ocorrendo; qual característica da voz precisa assumir um valor adequado para que esse fenômeno aconteça. A resposta é: ressonância e frequência.

Quais informações são importantes?

O enunciado fornece pistas muito importantes:

• existe uma onda sonora produzida pela voz;

• a onda provoca vibração nas taças;

• essa vibração pode aumentar até provocar a quebra;

• o fenômeno não depende apenas de a voz estar muito alta;

existe uma característica específica da voz que precisa estar adequada. Essa característica é a frequência. Para que a taça entre em forte vibração, a frequência da onda sonora precisa estar próxima de uma frequência natural de vibração da própria taça. Quando isso acontece, ocorre ressonância.

Qual conteúdo precisamos conhecer?

O que é uma onda sonora? O som é uma onda mecânica. Isso significa que ele precisa de um meio material para se propagar, como: ar, água ou sólidos.

Quando Mônica produz sua voz, as cordas vocais provocam vibrações. Essas vibrações produzem variações de pressão no ar, formando ondas sonoras. Essas ondas chegam até as taças e podem fazê-las vibrar.

O que é frequência?

A frequência indica quantas vibrações ocorrem em determinado intervalo de tempo.

Na percepção humana, a frequência está relacionada principalmente à característica que chamamos de altura do som.

De maneira simples:

Nesta questão, não basta que Mônica produza um som muito forte. Ela precisa produzir um som com uma frequência adequada.

O que é frequência natural?

Todo objeto capaz de vibrar possui determinadas frequências nas quais tende a vibrar com maior facilidade. Essas são chamadas de frequências naturais de vibração. Uma taça de cristal possui suas próprias frequências naturais. É possível perceber isso quando uma taça é levemente tocada e produz um som característico. Esse som está relacionado às vibrações naturais do material e do formato da taça.

Assim:

O que é ressonância?

Ressonância é um fenômeno no qual um sistema recebe estímulos periódicos com frequência igual ou próxima de uma de suas frequências naturais.

Quando isso acontece, a transferência de energia para o sistema torna-se muito eficiente.

Como consequência, a amplitude de vibração pode aumentar bastante.

Na situação apresentada:

Por que a taça começa a vibrar?

A onda sonora produzida pela voz chega à superfície da taça. Como o som produz variações de pressão no ar, essas variações exercem pequenas forças sobre o material. Normalmente, a taça pode vibrar muito pouco. Porém, quando a frequência da onda sonora é adequada, cada nova oscilação ajuda a reforçar a vibração anterior. É como se a energia fosse sendo fornecida no momento certo repetidamente. Com isso, a vibração pode crescer progressivamente.

Um exemplo simples para entender a ressonância

Imagine uma pessoa em um balanço. Para aumentar o movimento, não basta empurrar de qualquer maneira. É mais eficiente empurrar no momento correto, acompanhando o ritmo natural do balanço.

Se o empurrão ocorrer sempre no momento adequado: um empurrão reforça o anterior, o movimento aumenta e a amplitude do balanço cresce

A ressonância funciona de maneira semelhante.

Por que a frequência da voz é tão importante?

Para ocorrer uma ressonância intensa, a frequência da onda sonora precisa estar muito próxima de uma frequência natural da taça.

Se Mônica cantar em uma frequência muito diferente, a taça pode até receber energia sonora, mas não desenvolverá a mesma vibração intensa.

Assim: se a frequência for inadequada ocorre pequena vibração assim sendo não ocorre grande aumento da amplitude.

Portanto, a propriedade decisiva da voz é a frequência.

Por que não basta gritar mais alto?

A tirinha brinca com a ideia de que a taça se quebra simplesmente porque a pessoa está gritando muito. Mas o enunciado já alerta que a característica fundamental não está relacionada à intensidad. A intensidade sonora está associada à quantidade de energia transportada pela onda e à sensação de um som mais forte ou mais fraco.

Assim:

maior intensidade → som percebido como mais forte

Mas isso não determina sozinho a ocorrência da ressonância.

Para a ressonância, é essencial que haja compatibilidade entre: frequência da onda sonora e frequência natural da taça.

Intensidade e frequência são coisas diferentes

Essa diferença é fundamental.

Intensidade

Está relacionada a quão forte o som é percebido.

Em termos simples:

som baixo → menor intensidade

som muito forte → maior intensidade

Frequência

Está relacionada a quão grave ou agudo é o som.

Em termos simples:

frequência baixa → som grave

frequência alta → som agudo

Uma pessoa pode produzir: um som agudo e fraco; um som agudo e forte; um som grave e fraco; um som grave e forte. Portanto, intensidade e frequência são propriedades diferentes.

Como ocorre a quebra da taça?

A sequência pode ser entendida assim:

A taça possui uma frequência natural. Mônica produz um som com frequência próxima dessa frequência natural, ocorre ressonância, a taça recebe energia sucessivamente, a amplitude da vibração aumenta, o material sofre deformações cada vez maiores, a resistência do material pode ser ultrapassada então a taça quebra.

É exatamente esse fenômeno que a questão está descrevendo.

Como chegar à resposta?

Primeiro, observe o fenômeno:

uma onda sonora faz um objeto vibrar intensamente.

Isso já deve fazer o estudante considerar a ressonância.

Depois, pergunte:

qual característica da onda precisa estar relacionada à frequência natural do objeto?

A resposta é: frequência.

Portanto: ressonância + frequência. Alternativa B.

Roteiro de resolução

1. 1

   Entenda o comando

   A questão apresenta uma situação em que a voz da Mônica faz taças de cristal vibrarem até se quebrarem.

2. 2

   Separe os dados relevantes

   O enunciado fornece pistas muito importantes:

3. 3

   Aplique o conteúdo

   O que é uma onda sonora?

Resposta

B) Ressonância e frequência.

A taça possui frequências naturais de vibração. Quando a frequência da onda sonora produzida pela voz da Mônica fica igual ou muito próxima de uma dessas frequências, ocorre ressonância.

Nessa situação, a transferência de energia para a taça é intensificada e a amplitude de sua vibração pode aumentar até que o material se rompa.

Por isso, a característica fundamental da voz é sua frequência, e não simplesmente sua intensidade.

Análise das alternativas

A) Reflexão e comprimento de onda — Incorreta

A reflexão ocorre quando uma onda encontra uma superfície e parte de sua energia retorna ao meio de origem.

Um exemplo é o eco produzido pela reflexão do som.

Esse fenômeno não explica o crescimento progressivo da vibração da taça.

Além disso, o elemento central da questão é a correspondência entre a frequência da onda sonora e a frequência natural da taça.

B) Ressonância e frequência — Correta

A ressonância ocorre quando a frequência do estímulo externo está próxima de uma frequência natural do sistema.

Na questão:

voz da Mônica → onda sonora

taça → sistema capaz de vibrar

Quando as frequências são compatíveis, ocorre ressonância, vibração crescente e então possível quebra da taça

Por isso, essa alternativa está correta.

C) Interferência e velocidade — Incorreta

Interferência ocorre quando duas ou mais ondas se encontram e se superpõem. Dependendo da situação, pode ocorrer reforço ou redução da amplitude resultante. Entretanto, a questão não descreve a combinação de diferentes ondas como causa da quebra.

Também não é a velocidade da onda sonora a característica decisiva.

D) Ressonância e timbre — Incorreta

A primeira parte está correta: o fenômeno é ressonância.

Porém, a propriedade associada ao fenômeno não é o timbre. O timbre permite distinguir diferentes fontes sonoras mesmo quando produzem sons de mesma frequência fundamental e intensidade semelhante. Por exemplo, conseguimos diferenciar uma mesma nota tocada por: piano; violão; flauta.

Para a ressonância da taça, a propriedade decisiva é a frequência.

E) Reflexão e amplitude — Incorreta

O fenômeno não é reflexão.

Embora a amplitude esteja relacionada à intensidade do som, o próprio enunciado informa que a característica decisiva não é a intensidade.

A quebra ocorre devido à ressonância provocada por uma frequência adequada.

O que é amplitude?

A amplitude representa o tamanho da oscilação da onda.

No som, uma maior amplitude normalmente está associada a uma maior intensidade sonora.

De forma simplificada:

maior amplitude → som mais intenso

menor amplitude → som menos intenso

Entretanto, amplitude e frequência não devem ser confundidas.

A frequência determina o ritmo das oscilações.

A amplitude representa o tamanho dessas oscilações.

O que é timbre?

O timbre é a característica que nos permite diferenciar sons produzidos por diferentes fontes. Imagine que um piano e um violão executem a mesma nota. Podemos identificar qual instrumento está tocando porque eles possuem timbres diferentes. O timbre está relacionado à composição das frequências presentes no som e à forma da onda produzida.

Mas não é o timbre que precisa coincidir com a frequência natural da taça.

Por isso, a alternativa D está incorreta.

O que é reflexão?

Reflexão é o retorno de uma onda depois que ela encontra uma superfície.

Um exemplo clássico é o eco. A pessoa produz um som, o som se propaga, encontra uma parede ou obstáculo até que parte da onda retorna e a pessoa pode ouvir o eco.

Esse fenômeno é muito diferente da ressonância observada na questão.

O que é interferência?

Interferência ocorre quando ondas se encontram.

Elas podem: reforçar umas às outras; reduzir parcialmente umas às outras; em determinadas situações, provocar quase cancelamento.

A questão, entretanto, não apresenta duas ondas diferentes se combinando.

O fenômeno descrito envolve a interação entre uma onda externa e um sistema com frequência natural própria. Por isso, trata-se de ressonância.

Ressonância significa que qualquer som consegue quebrar uma taça?

Não.

A ocorrência de ressonância depende de condições específicas.

A frequência do som precisa estar suficientemente próxima de uma frequência natural da taça.

Além disso, para que a vibração cresça a ponto de provocar a ruptura do material, é necessário transferir energia suficiente durante determinado tempo.

Portanto, simplesmente gritar perto de uma taça não garante que ela se quebrará.

O que aprender com esta questão?

A associação fundamental é:

Erro comum

Um erro muito comum é marcar uma alternativa relacionada à amplitude ou intensidade, porque a tirinha apresenta Mônica gritando.

O próprio enunciado foi construído para evitar essa interpretação.

Ele informa que a característica responsável pelo fenômeno:

“não está relacionada à sua intensidade”.

A pista aponta para outra característica do som.

Essa característica é a frequência.

Outro erro possível é reconhecer corretamente a ressonância, mas escolher timbre.

Nesse caso, é importante lembrar:

ressonância → relação entre frequências.

Dica para o ENEM

Quando uma questão mostrar: taça quebrando por som; objeto vibrando fortemente; ponte oscilando; balanço recebendo impulsos periódicos; estruturas respondendo intensamente a uma determinada frequência;

pense em: RESSONÂNCIA.

Depois procure uma referência a: frequência natural. A associação mais importante é: frequência do estímulo próxima da frequência natural → ressonância.

Nesta questão:

Ressonância + frequência = alternativa B.

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