PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 82 do ENEM PPL 2011

1º dia · Ciências da Natureza · Física: Ondas: conceitos e equação fundamental

Na câmara de cozimento de um forno de micro-ondas, a flutuação do campo elétrico é adequada para o aquecimento da água. Esse tipo de forno utiliza micro-ondas com frequência de 2{,}45\text{ GHz} para alterar a orientação das moléculas de água bilhões de vezes a cada segundo. Essa foi a frequência escolhida, porque ela não é usada em comunicações e também porque dá às moléculas de água o tempo necessário para completar uma rotação. Dessa forma, um forno de micro-ondas funciona através do processo de ressonância, transferindo energia para os alimentos.

TORRES, C. M. A. et al. Física: ciência e tecnologia. São Paulo: Moderna, 2001 (adaptado).

Sabendo que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no meio é de cerca de 3 \times 10^8\text{ m/s}, qual é, aproximadamente, o comprimento de onda da micro-onda presente no forno, em \text{cm}?

  1. A
    0{,}12
  2. B
    1{,}22
  3. C
    8{,}17
  4. D
    12{,}2
  5. E
    817
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Resolução comentada

A relação entre velocidade, frequência e comprimento de onda é v = \lambda \cdot f. Logo, \lambda = \dfrac{v}{f}.

Dados do enunciado:

  • v = 3 \times 10^8\ \text{m/s}
  • f = 2{,}45\ \text{GHz} = 2{,}45 \times 10^9\ \text{Hz} (pois 1\ \text{GHz} = 10^9\ \text{Hz})

Cálculo:

  1. Substituir os valores:

    \lambda = \frac{3 \times 10^8}{2{,}45 \times 10^9}

  2. Separar o número da potência de 10:

    \lambda = \frac{3}{2{,}45} \times 10^{-1}\ \text{m} \approx 1{,}22 \times 10^{-1}\ \text{m} = 0{,}122\ \text{m}

  3. Converter para centímetros (1 m = 100 cm):

    \lambda \approx 0{,}122 \times 100 = 12{,}2\ \text{cm}

O valor é coerente com o que se conhece de fornos de micro-ondas: comprimentos de onda da ordem de poucos centímetros, adequados ao tamanho da câmara.

Alternativa D.

Pegadinha: A principal armadilha é a conversão de unidades: 0{,}122\ \text{m} vira 12{,}2\ \text{cm}, e as alternativas A e B trazem os valores com a vírgula deslocada.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ADeixa o resultado em metros (0{,}122) e erra a conversão, chegando a 0{,}12 em vez de 12{,}2 cm.
  • BErra a potência de 10 ou a conversão de m para cm, obtendo 1{,}22 em vez de 12{,}2.
  • CValor sem relação com a divisão correta; vem de inverter ou confundir os dados da conta.
  • EErra por duas ordens de grandeza na potência de 10, chegando a um valor muito grande.

Assuntos: Ondas: conceitos e equação fundamental, Ondas eletromagnéticas e espectro.

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