Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 131 do Enem 2023 PPL: o tamanho de um bit na linha telefônica e no 5G

Enem 2023 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Ondas e acústica

Nos outros cadernos: amarelo 101 · cinza 111 · rosa 91

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A 3,6 × 10³ e 2,0 × 10⁻².

A primeira tecnologia comercial de comunicação da internet foi realizada usando a rede de voz telefônica, implantada por pares de fios condutores (par trançado), que permitiam uma transferência máxima de 56 kbps (quilobites por segundo). Nesse padrão de comunicação, a transferência se faz usando uma onda quadrada modulada, com os níveis 1 e 0 representados pela diferença de potencial (d.d.p.) nos fios ou pela ausência dessa d.d.p. Nas comunicações atuais, a capacidade de transferência de dados por fibra óptica ou micro-ondas (usando uma onda de 2,5 GHz na tecnologia 4G ou uma de 3,5 GHz na tecnologia 5G) é muito superior. Na 5G está prevista uma capacidade de transferência superior a 10 Gbps para cada dispositivo conectado. Considere que a informação é transportada a uma velocidade igual a 2/3 da velocidade da luz (c = 3 × 10⁸ m/s), por uma perturbação do campo elétrico ou por uma onda eletromagnética.

Os comprimentos, em metro, de um bit de informação transportado no par trançado e na rede 5G, respectivamente, são mais próximos de

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Resolução comentada

O que a questão pede

O “comprimento” de um bit: a distância que o sinal percorre durante o tempo de um bit.

A ideia

Se a linha transmite N bits por segundo, cada bit dura 1N\frac{1}{N} segundo. Nesse tempo, o sinal anda:

L=vNL = \frac{v}{N}

Velocidade do sinal:

v=23⋅3×108=2×108 m/sv = \frac{2}{3} \cdot 3 \times 10^8 = 2 \times 10^8 \text{ m/s}

Par trançado (56 kbps)

L=2×1085,6×104≈3,6×103 mL = \frac{2 \times 10^8}{5{,}6 \times 10^4} \approx 3{,}6 \times 10^3 \text{ m}

Um bit “ocupa” mais de 3 km de fio.

5G (10 Gbps)

L=2×1081010=2,0×10−2 mL = \frac{2 \times 10^8}{10^{10}} = 2{,}0 \times 10^{-2} \text{ m}

Dois centímetros.

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

  • B

    Foi a mais marcada. Acerta o par trançado, mas no 5G usa a frequência da onda portadora (3,5 GHz) e a velocidade da luz: 3 × 10⁸ ÷ 3,5 × 10⁹ ≈ 8,6 × 10⁻². O bit depende da taxa de dados (10 Gbps), e não da frequência da onda. (29,4% marcaram)

  • C

    Erra as potências de 10 nos dois casos. (20% marcaram)

  • D

    Não sai de uma conta coerente com os dados. (18,7% marcaram)

  • E

    No 5G usa a velocidade da luz inteira (3 × 10⁸ ÷ 10¹⁰ = 3 × 10⁻²), em vez de 2/3 dela. E erra o par trançado. (9% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.204 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 697 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 13ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram22,5%dos candidatos marcaram a A
Habilidade 1 · Competência 1Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos.
Como os candidatos responderam
  • A22,5% ✓ gabarito
  • B29,4% mais marcada
  • C20%
  • D18,7%
  • E9%

Em branco: 0,4% · Mais de uma marcada: 0%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50019,9%
  • 500 a 60023,6%
  • 600 a 70028,9%
  • 700 ou mais57,1%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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