A tirinha ilustra um processo físico em que uma onda sonora, produzida pela Mônica, causa a quebra das taças de cristal. O fenômeno ondulatório que provoca a quebra das taças só é possível em razão de uma característica da voz produzida pela Mônica naquele momento, que, diferentemente do que sugere a tirinha, não está relacionada à sua intensidade.
Disponível em: https://artedafisicapibid.blogspot.com. Acesso em: 23 nov. 2021 (adaptado)
Esse fenômeno e a característica associada à voz da Mônica são, respectivamente,
A) reflexão e comprimento de onda.
B) ressonância e frequência.
C) interferência e velocidade.
D) ressonância e timbre.
E) reflexão e amplitude.
✍ Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Física (Ondulatória: Fenômenos Ondulatórios, Qualidades Fisiológicas do Som)
- Ressonância
- Interpretação de Imagens e Textos
Tema/Objetivo Geral:
A questão exige a identificação do fenômeno ondulatório (ressonância) responsável pela quebra de taças por uma onda sonora e a associação correta da qualidade fisiológica do som (frequência) que possibilita esse fenômeno.
Nível da Questão: Fácil
- A questão é considerada fácil porque a quebra de uma taça de cristal pela voz é o exemplo mais clássico e icônico do fenômeno da ressonância, tornando a identificação quase imediata para quem já teve contato com o conceito. O texto de apoio ainda dá uma pista crucial ao afirmar que o efeito não está relacionado à intensidade (volume), o que ajuda a eliminar alternativas incorretas.
Gabarito: B
- Esta alternativa está correta porque a ressonância é o fenômeno que ocorre quando a frequência de uma onda externa (a voz da Mônica) se iguala à frequência natural de vibração de um objeto (a taça), causando uma transferência máxima de energia que leva a vibrações de amplitude crescente até a ruptura.
PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo:
A missão é atuar como um perito em física para explicar cientificamente a cena da tirinha. Precisamos dar o nome técnico ao fenômeno que quebrou as taças e identificar qual “ajuste fino” na voz da Mônica foi o verdadeiro responsável pelo estrago, sabendo que não foi o “volume” (intensidade).
Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine que você quer empurrar uma criança em um balanço para que ela vá cada vez mais alto. Não adianta dar um único empurrão superforte (alta intensidade). O segredo é dar empurrões pequenos, mas no ritmo certo (frequência). Se você empurrar exatamente na mesma frequência com que o balanço vai e volta (a frequência natural do balanço), cada empurrão adiciona um pouco mais de energia, e a amplitude do movimento aumenta dramaticamente. A taça de cristal é como o balanço. A voz da Mônica é a pessoa empurrando. Ela quebrou a taça não por gritar “alto”, mas por gritar no “tom” (frequência) exato que coincidia com a frequência de vibração da taça. A questão pede o nome desse fenômeno de “empurrar no ritmo certo” e qual é a característica do som que define esse “ritmo”.
Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação):
Nossa investigação forense da cena seguirá três etapas:
- Analisar a Evidência: Observar o que acontece na tirinha — uma onda sonora causa um efeito físico drástico (quebra) em um objeto à distância.
- Identificar o Fenômeno-Chave: Qual fenômeno físico explica a transferência máxima de energia de uma onda para um objeto, fazendo-o vibrar até se romper?
- Identificar a Característica-Chave: Qual propriedade da onda sonora (altura/frequência, intensidade/amplitude ou timbre) deve ser “sintonizada” para que esse fenômeno ocorra?
PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Para este caso, precisamos de um dossiê sobre a Ressonância e as Qualidades do Som.
Dossiê de Investigação: Ressonância
- Definição: É o fenômeno no qual um sistema oscilante (como uma taça, uma ponte ou uma corda de violão) responde com amplitude máxima a uma força externa que oscila com uma frequência específica.
- Frequência Natural: Todo objeto tem uma ou mais frequências nas quais ele “gosta” de vibrar. É como a “assinatura vibracional” do objeto.
- Condição para Ocorrência: A ressonância acontece quando a frequência da fonte externa (ex: a voz) é igual à frequência natural do receptor (ex: a taça).
- Efeito: Transferência máxima de energia da fonte para o receptor, fazendo a amplitude da vibração do receptor aumentar exponencialmente, podendo levar ao colapso estrutural (a quebra da taça, a queda de uma ponte).
Ficha Técnica: As Qualidades do Som
| Qualidade | O que é? (Percepção) | O que é? (Física) | Descrição na Tirinha |
| Intensidade | O volume (som forte ou fraco). | Está relacionada à amplitude da onda. | O garçom pergunta “quem está gritando muito?”, sugerindo alta intensidade (mas o texto nos diz que essa não é a causa real). |
| Altura | O tom (som agudo/fino ou grave/grosso). | Está relacionada à frequência da onda (alta frequência = agudo, baixa frequência = grave). | É a característica que precisa coincidir com a da taça para haver ressonância. |
| Timbre | A “cor” do som, o que diferencia a mesma nota tocada por um violino e um piano. | Está relacionado ao formato da onda (combinação de harmônicos). | Não é relevante para a ressonância, que depende apenas da frequência fundamental. |
PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Aplicando nossas ferramentas à cena:
- O Fenômeno: Uma onda sonora transfere energia de forma tão eficiente para as taças que as faz vibrar até quebrar. Isso é a definição de livro-texto de Ressonância.
- A Característica: Para que a ressonância ocorra, a “sintonia” deve ser perfeita. O que precisa ser sintonizado é o “ritmo” da vibração. Em física, o ritmo de uma onda é medido pela sua Frequência. A Mônica, sem querer, emitiu um som cuja frequência era exatamente igual à frequência natural de vibração das taças de cristal.
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
A armadilha aqui é a alternativa (D) “ressonância e timbre”. O fenômeno é corretamente identificado como ressonância, mas a característica do som está errada. O timbre é o que faz a voz da Mônica ser diferente da do Cebolinha, mesmo que ambos cantem a mesma nota (mesma frequência). É a “impressão digital” do som. A ressonância, no entanto, não se importa com a “beleza” ou o “formato” da onda (timbre); ela só se importa com uma coisa: a frequência fundamental.
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: O evento descrito é a quebra de um objeto por vibração induzida por uma onda sonora, um caso clássico de ressonância. Este fenômeno é condicionado pela igualdade entre a frequência da onda externa e a frequência natural do objeto.
- Expectativa: A alternativa correta deve combinar o fenômeno “ressonância” com a característica ondulatória “frequência”.
PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
- A) reflexão e comprimento de onda.
- O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema. Reflexão é o fenômeno do “eco” ou de uma onda batendo e voltando. Não explica a quebra. Comprimento de onda está relacionado à frequência, mas “frequência” é o termo mais direto para descrever a sintonia da ressonância.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- B) ressonância e frequência.
- Análise de Correspondência: Esta alternativa identifica perfeitamente o fenômeno (ressonância) e a característica física da onda sonora que o governa (frequência). Corresponde exatamente ao que nossa análise deduziu.
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
- C) interferência e velocidade.
- O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema. Interferência é a soma de duas ou mais ondas, o que pode aumentar ou diminuir a amplitude, mas não é o fenômeno principal aqui. A velocidade do som no ar é praticamente constante e não é uma característica “ajustável” da voz da Mônica.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- D) ressonância e timbre.
- O “Diagnóstico do Erro”: Distrator Forte. Acerta o fenômeno, mas erra a característica. Como explicado na “Armadilha Clássica”, o timbre é a “qualidade” do som, enquanto a ressonância depende da “sintonia” da frequência.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- E) reflexão e amplitude.
- O “Diagnóstico do Erro”: Contradição Direta e Fuga ao Tema. O texto de apoio afirma explicitamente que o fenômeno não está relacionado à intensidade (que é determinada pela amplitude). Além disso, o fenômeno não é reflexão.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
Frase de Fechamento: A resposta correta é ressonância e frequência, pois a quebra da taça ocorre quando a frequência da onda sonora da Mônica sintoniza perfeitamente com a frequência natural de vibração do cristal, transferindo energia de forma máxima e catastrófica.
Resumo-flash (A Imagem Mental): Ressonância: não é a força do empurrão, é a magia do ritmo.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro): O princípio da ressonância não é apenas destrutivo; ele é a base de funcionamento de tecnologias essenciais. O seu rádio ou celular funciona por ressonância. Existem milhares de ondas de rádio e TV no ar ao nosso redor, mas seu aparelho só “ouve” uma delas. Por quê? Porque o circuito elétrico interno do seu rádio (um circuito RLC) é sintonizado para ter uma frequência natural de oscilação. Quando você “muda de estação”, você está ajustando essa frequência natural. A ressonância ocorre apenas com a onda da estação de rádio cuja frequência coincide com a do seu circuito, fazendo com que a amplitude do sinal daquela estação seja amplificada enormemente, enquanto todas as outras são ignoradas. A mesma física que quebra a taça da Mônica permite que você ouça sua música favorita.