Questão de Física — Oscilação e Ondas — CESPE / CEBRASPE 2022

Natureza e características do som

Gabarito: letra A. A ressonância é o fenômeno que explica a percepção de um som semelhante ao das ondas do mar quando se encosta uma concha aberta à orelha: o ar contido na concha vibra em frequências próximas às de ressonância da cavidade, amplificando seletivamente os sons ambientais. As demais alternativas trocam os conceitos de altura, timbre, eco e difração.

A questão cobra as qualidades fisiológicas do som — altura, intensidade e timbre — e os fenômenos ondulatórios (reflexão, refração, difração, interferência, ressonância). É um tema clássico de ondulatória, em que a banca mistura definições para testar se o candidato domina cada conceito com precisão.

Altura está associada à frequência da onda: sons de maior frequência são agudos; os de menor frequência, graves. Intensidade relaciona-se à amplitude da onda (energia transportada) — é o que percebemos como som "forte" ou "fraco". Timbre é a qualidade que permite distinguir dois sons de mesma altura e intensidade, mas produzidos por fontes diferentes (piano, violino, voz), pois cada fonte emite uma combinação peculiar de harmônicos — é o que permite identificar pessoas pela voz.

Ressonância ocorre quando um sistema é submetido a uma frequência igual ou próxima à sua frequência natural de vibração, amplificando a oscilação. No caso da concha, o ar interno vibra em ressonância com sons ambientais de frequências adequadas, produzindo um ruído que lembra o mar. Eco é a reflexão do som que retorna ao ouvinte com atraso perceptível (distinguível do som direto). Difração é o contorno de obstáculos por ondas, mais acentuado quando o obstáculo tem dimensão da ordem do comprimento de onda. Efeito Doppler é a alteração da frequência percebida devido ao movimento relativo entre fonte e observador.

Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A ressonância é exatamente o fenômeno descrito: a cavidade da concha amplifica seletivamente as frequências do ambiente que coincidem com suas frequências naturais de vibração, gerando o som característico que associamos ao mar. É um exemplo clássico de ressonância acústica.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A relação entre intensidade sonora e frequência não caracteriza o som como grave ou agudo. A altura (grave/agudo) é determinada pela frequência da onda, não pela intensidade. A intensidade está ligada à amplitude e à energia transportada — é o que percebemos como volume (forte/fraco). A alternativa confunde os dois atributos.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Duas notas diferentes (fá e lá) tocadas no mesmo piano são distinguidas porque têm alturas diferentes (frequências diferentes), não porque têm timbres diferentes. O timbre é o que distingue a mesma nota tocada em instrumentos diferentes (piano × violino), ou vozes diferentes. A alternativa troca altura por timbre.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A distinção entre som refletido e som direto caracteriza o eco, não o "som refratado". Além disso, o eco é um fenômeno de reflexão, não de refração. A refração é a mudança de direção da onda ao passar de um meio para outro, com alteração da velocidade e do comprimento de onda, mantendo a frequência. A alternativa mistura os dois fenômenos.

Alternativa E — ❌ Incorreta

O contorno de obstáculos por ondas, quando a dimensão do obstáculo é da ordem do comprimento de onda, é a difração, não o efeito Doppler. O efeito Doppler é a variação da frequência percebida devido ao movimento relativo entre fonte e observador (ex.: a sirene de uma ambulância que se aproxima e se afasta). A alternativa troca difração por efeito Doppler.

Gabarito: letra A