O que é reflexão de ondas mecânicas?

Reflexão de ondas mecânicas ocorre quando uma onda encontra uma interface entre dois meios e parte de sua energia retorna ao meio original.

Como se calcula a velocidade de propagação do som em um meio?

A velocidade é calculada por $v = \frac{\Delta s}{\Delta t}$, onde $\Delta s$ é a distância percorrida e $\Delta t$ é o tempo gasto.

Por que a diferença de tempo entre ecos é usada para calcular a velocidade do som na camada líquida?

Porque essa diferença corresponde ao tempo que o som leva para atravessar a camada líquida duas vezes (ida e volta).

Qual a importância da velocidade do som em líquidos na prospecção de petróleo?

Permite identificar a composição das camadas subterrâneas, auxiliando na localização de reservatórios de petróleo.

O que significa um pulso acústico na geofísica?

É uma onda sonora gerada artificialmente para investigar as propriedades das camadas subterrâneas por meio de suas reflexões.

Como a espessura da camada influencia o tempo de chegada dos ecos?

Quanto maior a espessura, maior a distância percorrida pelo som e, consequentemente, maior o tempo entre a emissão e a chegada dos ecos.

Por que se considera ida e volta do som ao calcular a distância percorrida?

Porque o eco é gerado após o som ir até a interface e retornar ao ponto de origem, percorrendo o dobro da espessura da camada.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 135

ENEM 2023 Questão 135

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

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

Resolução

A questão aborda a propagação de ondas mecânicas (som) em meios estratificados, tema comum em geofísica e prospecção de petróleo. O estudante deve compreender o conceito de reflexão de ondas em interfaces e saber calcular a velocidade do som em um meio, usando a relação entre distância, tempo e velocidade. O pulso acústico emitido na superfície gera dois ecos: o primeiro ao refletir na interface superior do líquido (ida e volta até o topo da camada líquida) e o segundo ao refletir na interface inferior (ida e volta até o fundo da camada líquida). A diferença entre os tempos dos ecos corresponde ao tempo gasto pelo som para atravessar a camada líquida duas vezes (ida e volta). Assim, a diferença de tempo entre o segundo e o primeiro eco é $1,1\,\text{s} - 0,5\,\text{s} = 0,6\,\text{s}$. Como a espessura da camada líquida é $450\,\text{m}$, o som percorre $2 \times 450 = 900\,\text{m}$ nesse intervalo. Aplicando a fórmula $v = \frac{\Delta s}{\Delta t}$, temos $v = \frac{900}{0,6} = 1500\,\text{m/s}$, que corresponde à alternativa D.

Comentários por alternativa

A 270.

A alternativa A (270 m/s) está incorreta porque resulta de um erro no cálculo da distância percorrida pelo som ou do tempo considerado. O valor é muito baixo para a velocidade do som em líquidos.
B 540.

A alternativa B (540 m/s) também está incorreta, provavelmente por considerar apenas a ida ou a volta do som na camada líquida, desconsiderando o percurso total (ida e volta) entre os ecos.
C 818.

A alternativa C (818 m/s) é um valor intermediário, mas não corresponde ao cálculo correto da velocidade com base na diferença de tempo e na distância total percorrida pelo som.
D 1 500.

A alternativa D (1 500 m/s) está correta, pois utiliza corretamente a diferença de tempo entre os ecos (0,6 s) e a distância total percorrida pelo som na camada líquida (900 m), resultando em $v = \frac{900}{0,6} = 1500\,\text{m/s}$.
E 1 800.

A alternativa E (1 800 m/s) está incorreta, provavelmente por erro de cálculo ao superestimar a velocidade, talvez usando o tempo total do segundo eco ou outra relação inadequada.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é reflexão de ondas mecânicas?: Reflexão de ondas mecânicas ocorre quando uma onda encontra uma interface entre dois meios e parte de sua energia retorna ao meio original.
2. Como se calcula a velocidade de propagação do som em um meio?: A velocidade é calculada por $v = \frac{\Delta s}{\Delta t}$, onde $\Delta s$ é a distância percorrida e $\Delta t$ é o tempo gasto.
3. Por que a diferença de tempo entre ecos é usada para calcular a velocidade do som na camada líquida?: Porque essa diferença corresponde ao tempo que o som leva para atravessar a camada líquida duas vezes (ida e volta).
4. Qual a importância da velocidade do som em líquidos na prospecção de petróleo?: Permite identificar a composição das camadas subterrâneas, auxiliando na localização de reservatórios de petróleo.
5. O que significa um pulso acústico na geofísica?: É uma onda sonora gerada artificialmente para investigar as propriedades das camadas subterrâneas por meio de suas reflexões.
6. Como a espessura da camada influencia o tempo de chegada dos ecos?: Quanto maior a espessura, maior a distância percorrida pelo som e, consequentemente, maior o tempo entre a emissão e a chegada dos ecos.
7. Por que se considera ida e volta do som ao calcular a distância percorrida?: Porque o eco é gerado após o som ir até a interface e retornar ao ponto de origem, percorrendo o dobro da espessura da camada.