Os fones de ouvido tradicionais transmitem a música diretamente para os nossos ouvidos. Já os modelos dotados de tecnologia redutora de ruído — Cancelamento de Ruído (CR) — além de transmitirem música, também reduzem todo ruído inconsistente à nossa volta, como o barulho de turbinas de avião e aspiradores de pó. Os fones de ouvido CR não reduzem realmente barulhos irregulares como discursos e choros de bebês. Mesmo assim, a supressão do ronco das turbinas do avião contribui para reduzir a “fadiga de ruído”, um cansaço persistente provocado pela exposição a um barulho alto por horas a fio. Esses aparelhos também permitem que nós ouçamos músicas ou assistamos a vídeos no trem ou no avião a um volume muito menor (e mais seguro).
Disponível em: http://tecnologia.uol.com.br. Acesso em: 21 abr. 2015 (adaptado).
A tecnologia redutora de ruído CR utilizada na produção de fones de ouvido baseia-se em qual fenômeno
ondulatório?
A) absorção.
B) interferência.
C) polarização.
D) reflexão.
E) difração.
Resolução Em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Física (Ondulatória: Fenômenos Ondulatórios, Interferência de Ondas)
- Acústica (Ondas Sonoras)
🎯 Tema/Objetivo Geral
Identificação do fenômeno ondulatório (interferência destrutiva) que fundamenta a tecnologia de cancelamento de ruído em fones de ouvido.
📊 Nível da Questão
Médio.
Por quê? A questão exige a aplicação de um conceito específico da física ondulatória (interferência) a uma tecnologia moderna. O aluno precisa conhecer a teoria por trás da “supressão” do som para identificar o fenômeno correto entre as opções, que listam outros fenômenos ondulatórios que servem como distratores.
✅ Gabarito
Alternativa B.
Resumo: A tecnologia de cancelamento de ruído funciona captando o som externo e emitindo uma “anti-onda” sonora, que é uma onda idêntica, porém com fase invertida (crista encontra vale, vale encontra crista). A superposição dessas duas ondas causa uma interferência destrutiva, que resulta no cancelamento do som.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial 📌
“A tecnologia redutora de ruído CR utilizada na produção de fones de ouvido baseia-se em qual fenômeno ondulatório?”
O que está sendo pedido?
A questão quer saber qual é o princípio da física das ondas que permite que esses fones de ouvido “apaguem” o barulho de fora.
Objetivo Cristalino 💎
Nosso objetivo é entender como é possível “cancelar” um som e associar esse mecanismo a um dos fenômenos ondulatórios listados.
🧠 Você já ouviu o ditado “somar e subtrair”? Na física das ondas, é possível “somar” duas ondas sonoras de tal forma que o resultado seja o silêncio. Como isso acontece?
Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdo Necessários
Definição de Termos 🔖
Vamos definir os fenômenos ondulatórios listados:
- Absorção: Ocorre quando uma onda, ao incidir em um obstáculo, transfere parte de sua energia para ele, sendo “absorvida”. Materiais como espuma acústica funcionam por absorção (cancelamento passivo).
- Interferência: É o fenômeno que ocorre quando duas ou mais ondas se encontram em um mesmo ponto do espaço. A interferência pode ser:
- Construtiva: As cristas das ondas se somam, e os vales também. A onda resultante tem uma amplitude maior (o som fica mais forte).
- Destrutiva: A crista de uma onda encontra o vale de outra. Elas se “cancelam”. Se as ondas tiverem a mesma amplitude e frequência, o cancelamento pode ser total, resultando em silêncio. Este é o princípio do cancelamento ativo de ruído.
- Polarização: É um fenômeno que ocorre apenas com ondas transversais (como a luz), no qual se seleciona uma direção específica de vibração da onda. O som é uma onda longitudinal, portanto não pode ser polarizado.
- Reflexão: Ocorre quando uma onda incide em um obstáculo e retorna ao seu meio de propagação original. O eco é um exemplo de reflexão do som.
- Difração: É a capacidade que uma onda tem de contornar obstáculos ou passar por fendas. É por causa da difração que podemos ouvir alguém que está em outro cômodo, mesmo sem vê-lo.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada 💬
O texto nos conta sobre um fone de ouvido mágico que consegue “apagar” o barulho de uma turbina de avião. Como ele faz isso? A tecnologia de Cancelamento de Ruído (CR) não é um simples abafador. Ela funciona de forma ativa:
- Ouvir: Um microfone do lado de fora do fone “ouve” o barulho da turbina.
- Analisar e Inverter: Um processador dentro do fone analisa essa onda sonora e cria uma cópia exata dela, mas “de cabeça para baixo” (com a fase invertida). Essa é a “anti-onda”.
- Cancelar: O fone emite essa “anti-onda” para dentro do seu ouvido ao mesmo tempo em que a onda original do barulho chega.
O resultado? A onda original (crista) e a “anti-onda” (vale) se encontram no seu tímpano e se anulam. O barulho “some”. A pergunta é: qual é o nome físico desse fenômeno de “uma onda mais uma onda de cabeça para baixo é igual a zero”?
Estratégia Geral 🗺️
Nossa estratégia será analisar o verbo-chave usado no texto para descrever o que a tecnologia faz (“reduzem”, “supressão”) e conectar essa ideia de “cancelamento” ao fenômeno ondulatório que permite que duas ondas se anulem mutuamente.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
Passo a Passo Detalhado 👣
- A Função da Tecnologia: O texto afirma que a tecnologia “reduz todo ruído inconsistente” e usa o termo “supressão do ronco das turbinas”. A ideia central é a de anulação ou cancelamento de um som existente.
- Análise dos Fenômenos:
- Absorção: Abafadores de ouvido comuns funcionam por absorção (cancelamento passivo). Mas o texto descreve uma tecnologia ativa, que “transmite” música e “reduz” o ruído.
- Reflexão, Difração, Polarização: Nenhum desses fenômenos explica como um som pode ser “cancelado” pela emissão de outro som. A polarização é impossível para o som. A reflexão (eco) e a difração (contornar obstáculos) não eliminam a onda.
- Interferência: Este é o único fenômeno em que a superposição de ondas pode resultar em uma diminuição ou cancelamento da amplitude. A interferência destrutiva ocorre quando a crista de uma onda se sobrepõe ao vale de outra, resultando em uma amplitude menor ou nula.
- Conexão com a Tecnologia: A tecnologia de cancelamento de ruído ativo funciona exatamente com base nesse princípio. Um microfone externo capta o ruído ambiente. Um circuito eletrônico gera uma onda sonora idêntica, mas com fase oposta (defasada em 180°). Essa “anti-onda” é emitida pelos alto-falantes do fone. No canal auditivo do usuário, a onda do ruído e a “anti-onda” se encontram, sofrem interferência destrutiva e se anulam.
- Conclusão: O fenômeno ondulatório que serve de base para a tecnologia redutora de ruído é a interferência.
A Armadilha Comum 🚨
A armadilha mais comum é a Alternativa A (Absorção). É a forma mais intuitiva de se pensar em “cancelar” um som (abafando-o). No entanto, o texto descreve uma tecnologia ativa, eletrônica, que vai além do simples isolamento acústico. O cancelamento ativo de ruído não absorve o som, ele o cancela com outro som.
Fechamento e Expectativa
A análise nos leva a procurar a alternativa que descreve o fenômeno de superposição de ondas que pode resultar em anulação.
Passo 5: Análise das Alternativas
🔴 A) Absorção.
Incorreta. A absorção é um mecanismo de cancelamento passivo (abafamento), enquanto a tecnologia descrita é de cancelamento ativo.
🟢 B) Interferência.
Correta. O cancelamento ativo de ruído é a aplicação prática do fenômeno da interferência destrutiva entre ondas sonoras.
🔴 C) Polarização.
Incorreta. A polarização não ocorre com ondas sonoras, que são longitudinais.
🔴 D) Reflexão.
Incorreta. A reflexão (eco) não cancela o som; na verdade, ela o faz ser ouvido novamente.
🔴 E) Difração.
Incorreta. A difração explica como as ondas contornam obstáculos, mas não como elas são canceladas.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio 📝
A tecnologia de cancelamento de ruído (CR) opera de forma ativa para eliminar sons externos. Ela utiliza um microfone para captar a onda sonora do ruído e, em seguida, gera eletronicamente uma onda sonora idêntica, mas com fase invertida (uma “anti-onda”). Ao emitir essa anti-onda, ela se superpõe à onda original do ruído, causando uma interferência destrutiva que anula ou reduz drasticamente o som percebido pelo usuário. O fenômeno ondulatório fundamental por trás dessa tecnologia é, portanto, a interferência.
Gabarito Reafirmado 🏅
A alternativa correta é a B.
Resumo Final para Revisão 🔍
Lembre-se: para cancelar um som com outro som, você precisa do fenômeno da interferência destrutiva. É como somar +1 com -1 para obter 0. A onda sonora é o +1; a “anti-onda” gerada pelo fone é o -1.