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Questão 132 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H1 · Física: Ondas sonoras e acústica

As notas musicais, assim como a grande maioria dos sons encontrados na natureza, são complexas e formadas pela superposição de várias ondas senoidais. A figura apresenta três componentes harmônicas e a composição resultante, construídas na mesma escala, para um instrumento sonoro. Essa composição carrega uma “assinatura sônica” ou timbre do corpo que a produz.

Quadro comparativo mostrando quatro linhas: na primeira, a "Componente harmônica A" com onda senoidal de maior comprimento de onda; na segunda, a "Componente harmônica B" com comprimento de onda intermediário; na terceira, a "Componente harmônica C" com menor comprimento de onda (maior frequência). Todas as três componentes harmônicas possuem a mesma amplitude de oscilação sobre a grade de linhas horizontais. Na quarta linha, o "Formato de onda do som complexo", resultante da superposição das três anteriores.

RODRIGUES, F. V. Fisiologia da música: uma abordagem comparativa (Revisão). Revista da Biologia, v. 2, jun. 2008. Disponível em: www.ib.usp.br. Acesso em: 22 jun. 2012 (adaptado).

Essas componentes harmônicas apresentam iguais

  1. A
    amplitude e velocidade.
  2. B
    amplitude e frequência.
  3. C
    frequência e velocidade.
  4. D
    amplitude e comprimento de onda.
  5. E
    frequência e comprimento de onda.
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Resolução comentada

Toda onda senoidal tem amplitude (a altura da oscilação), comprimento de onda (a distância entre duas cristas) e frequência (quantas oscilações por segundo). Elas se relacionam por v = \lambda \cdot f.

O que a figura mostra:

  1. Amplitude: as três componentes têm a mesma altura de oscilação na grade, então a amplitude é igual.
  2. Comprimento de onda: A tem poucas ondas no mesmo trecho (comprimento maior), B tem mais e C tem ainda mais (comprimento menor). Logo, os comprimentos são diferentes.
  3. Frequência: como f = v/\lambda, comprimentos diferentes com a mesma velocidade dão frequências diferentes. Portanto, a frequência de C é maior que a de B, que é maior que a de A.
  4. Velocidade: as três componentes se propagam no mesmo meio (o ar), pois formam um único som. A velocidade do som depende do meio, não da frequência, então a velocidade é a mesma.

Assim, as componentes têm iguais a amplitude e a velocidade de propagação. Frequência e comprimento de onda variam, o que elimina as demais alternativas.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bas frequências são diferentes: a figura mostra números distintos de ciclos no mesmo trecho.
  • Ca velocidade é igual, mas a frequência não, pois A, B e C oscilam de modo diferente.
  • Da amplitude é igual, mas os comprimentos de onda são visivelmente diferentes.
  • Efrequência e comprimento de onda são justamente o que diferencia as três componentes.

Assunto: Ondas sonoras e acústica.

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