Questão 135 do Enem 2023: a velocidade do som na camada de líquido do subsolo

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

Nos outros cadernos: amarelo 114 · rosa 97 · cinza 112

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D 1 500.

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.

Esquema do subsolo: na superfície, um emissor e detector de pulsos; abaixo, uma camada de rocha, uma camada de líquido de 450 m de espessura e outra camada de rocha

A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é

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Resolução comentada

O que a questão pede

A velocidade do som só no líquido.

A diferença entre os ecos

Os dois pulsos fazem o mesmo caminho pela rocha de cima (ida e volta). A única diferença é que o segundo atravessa a camada de líquido duas vezes: desce e sobe.

\Delta t = 1{,}1 - 0{,}5 = 0{,}6 \text{ s}

Nesse tempo, ele percorre a camada de 450 m na ida e na volta:

\Delta s = 2 \cdot 450 = 900 \text{ m}

Velocidade

v = \frac{900}{0{,}6} = 1\,500 \text{ m/s}

É a velocidade típica do som na água (e em líquidos como o petróleo, perto disso).

Alternativa D.

D Gabarito: alternativa D

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Multiplica em vez de dividir: 450 m · 0,6 s = 270. Velocidade é distância ÷ tempo. (20,4% marcaram)
B
Foi a mais marcada. Também multiplica, agora com a ida e volta: 900 · 0,6 = 540. Velocidade é distância dividida pelo tempo. (26,5% marcaram)
C
Foi a segunda mais marcada. Divide 450 m pela metade do tempo total do segundo eco (1,1 ÷ 2 = 0,55 s). Mas esse tempo inclui a passagem pela rocha de cima, onde a velocidade é outra. (23,1% marcaram)
E
Divide 900 m por 0,5 s, o tempo do primeiro eco, que só percorre a rocha. Para o líquido, vale a diferença entre os ecos. (7,5% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 2.685.218 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 663 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 19ª 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.

Acertaram21,4%dos candidatos marcaram a D

Habilidade 19 · Competência 5Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.

Como os candidatos responderam

A20,4%
B26,5% mais marcada
C23,1%
D21,4% ✓ gabarito
E7,5%

Em branco: 1% · Mais de uma marcada: 0%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50020,8%
500 a 60017,8%
600 a 70032,2%
700 ou mais83,8%

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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