Questão de Física — Oscilação e Ondas — INSTITUTO AOCP 2025

Ondas mecânicas: propriedades fundamentais

Gabarito: letra B. A frequência é, de fato, o número de ciclos (oscilações completas) por unidade de tempo, e sua unidade no Sistema Internacional é o hertz (Hz), que equivale a um ciclo por segundo. As demais alternativas trocam os conceitos de comprimento de onda, amplitude, velocidade de propagação e período, que são grandezas distintas e não podem ser confundidas.

Para entender a questão, é preciso dominar as quatro grandezas que descrevem uma onda periódica: comprimento de onda (λ), frequência (f), período (T) e amplitude (A). O comprimento de onda é a distância espacial entre dois pontos equivalentes e consecutivos da onda, como duas cristas ou dois vales — é uma medida de espaço. A frequência é o número de oscilações completas que ocorrem em um segundo — é uma medida de quantidade por tempo. O período é o tempo necessário para uma oscilação completa — é uma medida de tempo. A amplitude é a distância máxima que um ponto do meio se afasta da posição de equilíbrio — é uma medida de deslocamento transversal.

Essas grandezas se relacionam pela equação fundamental da ondulatória: $v = \lambda \cdot f$, onde $v$ é a velocidade de propagação da onda. Essa equação mostra que a velocidade é o produto do comprimento de onda pela frequência, e não uma grandeza isolada. Por exemplo, se uma onda tem comprimento de onda de 2 metros e frequência de 5 Hz, sua velocidade de propagação é de 10 m/s. Se a frequência aumentar para 10 Hz, o comprimento de onda diminuirá para 1 metro, mantendo a velocidade constante (desde que o meio não mude).

A pegadinha central desta questão é a troca sistemática de conceitos: a banca mistura as definições de comprimento de onda, amplitude, velocidade e período, criando alternativas que parecem plausíveis, mas que misturam grandezas de naturezas diferentes (espaço, tempo, deslocamento transversal). O candidato que não tem as definições claras acaba caindo em uma das armadilhas. A chave é lembrar que cada grandeza tem uma natureza específica: comprimento de onda é espaço, período é tempo, frequência é ciclos por tempo, e amplitude é deslocamento máximo.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que o comprimento de onda é a altura que a onda pode alcançar. Isso é um erro: a altura da onda é a amplitude, que mede o deslocamento máximo de um ponto do meio em relação à posição de equilíbrio. O comprimento de onda, por sua vez, é a distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos, ou seja, uma medida de espaço ao longo da direção de propagação. A banca trocou a definição de amplitude pela de comprimento de onda.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A alternativa está correta ao definir frequência como o número de ciclos por segundo e sua unidade como hertz (Hz). Um hertz equivale a um ciclo por segundo. Essa é a definição padrão da grandeza frequência, que mede quantas oscilações completas ocorrem em um intervalo de tempo de um segundo. A frequência é o inverso do período ($f = 1/T$), e é uma das grandezas mais importantes na descrição de ondas, pois determina o tom de um som ou a cor de uma luz.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que a velocidade de propagação é um período completo da onda. Isso é um erro conceitual: a velocidade de propagação é a rapidez com que a onda se desloca no meio, medida em metros por segundo (m/s). O período, por sua vez, é o tempo necessário para uma oscilação completa, medido em segundos (s). A banca trocou a definição de velocidade pela de período, que são grandezas de naturezas completamente diferentes (velocidade é espaço por tempo, período é apenas tempo).

Alternativa D — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que a amplitude é o espaço que a onda percorre para completar uma oscilação. Isso é um erro: o espaço percorrido pela onda para completar uma oscilação é o comprimento de onda (λ). A amplitude, por sua vez, é a distância máxima que um ponto do meio se afasta da posição de equilíbrio, medida transversalmente à direção de propagação. A banca trocou a definição de amplitude pela de comprimento de onda.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que o comprimento do período é o tempo que uma amplitude demora para ocorrer. Isso é um erro duplo: primeiro, não existe o conceito de "comprimento do período" — o período é uma grandeza de tempo, não de espaço. Segundo, o tempo que uma amplitude demora para ocorrer não é uma definição válida; a amplitude é uma medida de deslocamento, não de tempo. O tempo para uma oscilação completa é o período (T), que é o inverso da frequência. A banca misturou os conceitos de período, amplitude e comprimento de onda em uma única frase.

Gabarito: letra B