ONC · Física

Questões de Ondulatória e acústica da ONC

10 questões oficiais da ONC sobre Ondulatória e acústica, de 2016 a 2025, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 5 fáceis, 5 médias.

Treine Ondulatória e acústica com 10 questões da ONC

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Treinar Ondulatória e acústica

6 questões de Ondulatória e acústica resolvidas

Questão 1 · ONC 2025 · 3º ao 5º ano (Júnior) · Questão 17fácil

A intensidade e altura do som são duas características distintas que descrevem o som. A intensidade se refere à força do som, ou seja, se ele é forte ou fraco, e está relacionada à amplitude da onda sonora. Já a altura do som, também chamada de tom se refere à frequência do som, determinando se ele é grave ou agudo.

Fonte: https://tioraphamusic.wordpress.com/tag/propriedades-do-som/.

Se você tivesse de definir qual das propriedades do som acima seria mais importante para preservação do seu ouvido?

A
Altura.
B
Nenhuma delas.
C
Timbre.
D
Duração.
E
Intensidade.

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Gabarito: E (elaborado pelo Treinamento 101)

O que machuca o ouvido é o som forte demais, com muita energia: fones no volume máximo, shows, máquinas. O próprio texto define essa propriedade: a intensidade é a força do som (forte ou fraco), ligada à amplitude da onda.

Já a altura é a frequência: separa o som grave do agudo e não é o que prejudica a audição. Timbre (o que diferencia instrumentos) e duração também não.

Cuidado com a linguagem do dia a dia: chamamos som forte de "som alto", mas, na Física, som alto é som agudo.

Resposta: E

Dica: a intensidade é medida em decibéis (dB); exposição frequente a sons muito intensos causa perda auditiva.

Questão 2 · ONC 2024 · 6º e 7º anos · Questão 19média

Um dos fenômenos que as Ciências Naturais estudam é a onda oceânica e a primeira parte de qualquer estudo é a descrição dos elementos do que está sendo estudado. A onda é um móvel, pois está em constante movimento. Os elementos de uma onda oceânica são:

● Cristas: pontos mais alto;

● Vales: pontos mais baixo;

● Nível de equilíbrio: nível que fica exatamente entre as alturas das cristas e dos vales;

● Amplitude: distância vertical entre o nível de equilíbrio e as cristas ou os vales;

● Comprimento da onda: distância entre duas cristas sucessivas ou dois vales sucessivos.

● Período: tempo que leva para duas cristas sucessivas ou dois vales sucessivos passarem pelo mesmo local.

Na figura abaixo, vemos o perfil de uma onda oceânica, retratado em certo momento. Nessa figura, foi sobreposta uma grade cujos lados dos quadrículos possuem 2 m. Ao lado da figura, existe uma animação, mostrando o movimento dessa mesma onda. Na animação, o círculo completa uma volta em exatamente 1 segundo.

Baseado nas definições dos elementos das ondas e as informações de uma onda apresentadas na figura e na animação, determine a alternativa correta sobre essa onda.

A
O período dessa onda é 6 s.
B
O ponto M encontra-se no nível de equilíbrio.
C
A amplitude dessa onda é 10 m
D
O ponto Q é um vale e o ponto P é uma crista.
E
O comprimento de onda dessa onda mede 24 m.

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Gabarito: E (elaborado pelo Treinamento 101)

Cada quadradinho da grade mede 2 m.

1. Comprimento de onda. P e B são dois vales sucessivos, os pontos mais baixos nas duas pontas do perfil. Entre eles há 12 quadradinhos na horizontal:

λ = 12 × 2 m = 24 m

2. As outras afirmações.

Período: a animação mostra uma volta completa do círculo em 1 s, enquanto a onda passa uma vez. O período é 1 s, e não 6 s.
Amplitude: da crista Q ao vale P há 3 quadradinhos (6 m). A amplitude é metade disso, 3 m, e não 10 m.
Ponto M: está perto do topo da onda, bem acima do nível de equilíbrio, que fica no meio da altura entre crista e vale.
Q e P: Q é a crista (ponto mais alto) e P é um vale, o contrário do que diz a alternativa.

Resposta: E

Dica: amplitude é metade da altura total (da crista ao vale). Comprimento de onda é de crista a crista ou de vale a vale.

Questão 3 · ONC 2022 · 8º e 9º anos · Questão 14média

O olho humano pode ser, de maneira simplificada, comparado a uma câmera fotográfica. Uma abertura regulável permite a passagem de raios de luz que atingem um sistema de lentes que, por sua vez, converge estes raios emitidos ou refletidos pelos objetos para uma superfície excitável. Esta superfície irá capturar a imagem formada e convertê-la em um impulso nervoso que será interpretado no cérebro como imagem. Observe a seguir um esquema simplificado do olho humano comparado com uma câmera fotográfica digital e um diagrama mostrando o espectro de luz em função do comprimento de onda, em μm (micrômetros).

Fonte: https://blog.emania.com.br/olhos-vs-camera-fotografica-comparacao-do-olho-humano-a-uma-camera-digital/ e https://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Refracaodaluz/cor_e_frequencia.php (adaptada).

Dados: equação da ondulatória V = λ·f; V_luz = 3,0 × 10⁸ m/s

Utilizando as figuras e os dados, pode-se afirmar que o nome das estruturas I, II, III e IV, e a menor frequência (f) de onda que o olho humano consegue captar se encontra na faixa do

A
I - Córnea; II - Cristalino; III - Pupila; IV - Retina. Violeta.
B
I - Córnea; II - Cristalino; III - Pupila; IV - Retina. Vermelho.
C
I - Cristalino; II - Retina; III - Pupila; IV - Córnea. Vermelho.
D
I - Retina; II - Cristalino; III - Córnea; IV - Pupila. Violeta.
E
I - Pupila; II - Córnea; III - Retina; IV - Cristalino. Amarelo.

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Gabarito: B

1. Estruturas

Comparando com a câmera: I é a lente externa, a córnea; II é a lente que focaliza, o cristalino; III é a abertura regulável, a pupila; IV é a superfície sensível onde a imagem se forma, a retina.

2. Menor frequência visível

Com V = λ × f e V constante, a menor frequência corresponde ao maior comprimento de onda. No espectro da figura, o maior comprimento visível (perto de 0,7 μm) é o vermelho.

Resposta: B.

Por que as outras atraem: a A tem as estruturas certas, mas o violeta tem o menor comprimento de onda e, portanto, a maior frequência; as outras trocam as estruturas.

Dica: no visível, frequência cresce do vermelho para o violeta; comprimento de onda cresce no sentido contrário.

Questão 4 · ONC 2021 · 3º ano do ensino médio · Questão 8média

Uma fonte sonora que emite som de 680 Hz foi colocada em um tubo cujas paredes (linhas pretas) são isolantes sonoros de baixos níveis de refração e absorção do som. Esse tubo possui uma saída na Região A, onde também existe uma entrada para um novo sistema de tubos. A região A se liga à região B por três tubos de mesma espessura. No final da região B, uma pessoa está atenta ao mínimo sinal de som. O compartimento que contém a pessoa e o sistema de tubos possuem paredes iguais às do tubo onde se encontra a fonte sonora. Um dispositivo alterna a posição de uma barreira sonora entre dois dos três tubos que ligam a região A à região B, definindo, assim, as situações 1 e 2, conforme animação abaixo que também relata a sensação sonora da pessoa no final da região B.

[Na prova, uma animação mostrava o sistema de tubos nas situações 1 e 2, com a posição da barreira e o que a pessoa ouvia em cada uma.]

Sabendo que a velocidade do som é de 340 m/s, identifique a alternativa INCORRETA.

A
Na situação 2, a ausência do som é uma consequência do efeito Doppler.
B
Na região B, na situação 1, ocorre interferência construtiva.
C
Na região B, na situação 2, ocorre interferência destrutiva.
D
Na região A, ocorre a difração do som.
E
O comprimento de onda do som emitido pela fonte é 0,5 m.

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Gabarito: A (elaborado pelo Treinamento 101)

A questão pede a afirmação incorreta.

E (correta): λ = v ÷ f = 340 ÷ 680 = 0,5 m.
D (correta): ao sair do tubo na região A, o som contorna as bordas e se espalha pelas entradas dos tubos: é difração.
B e C (corretas): as ondas que chegam a B por tubos diferentes percorrem caminhos de comprimentos diferentes e se superpõem. Conforme a barreira muda de posição, a diferença de caminho muda: numa situação as ondas chegam em fase (interferência construtiva, a pessoa ouve o som) e na outra chegam em oposição de fase (interferência destrutiva, silêncio).
A (incorreta): o efeito Doppler é a mudança da frequência percebida quando a fonte ou o ouvinte se movem. Aqui fonte e pessoa estão paradas; a falta de som na situação 2 vem da interferência destrutiva.

Resposta: A.

Dica: silêncio com fonte ligada e nada se movendo é interferência destrutiva, não Doppler.

ONC 2019 · 2º ano do ensino médio · Questão 5fácil

Alguns vertebrados obtêm informações a partir de reflexões fracas ou ecos de sons produzidos por eles próprios. À direita temos uma figura representativa de um morcego emitindo ondas ultra-sônicas.

Imagem: https://www1.univap.br/spilling/BIOF /BIOF_Semin_Fonacao_SuzanaBFaria.pdf

A respeito deste assunto, assinale a alternativa INCORRETA:

A
Animais que têm a capacidade de captar o sinal refletido por um obstáculo de uma onda emitida por ele mesmo podem avaliar a distância do obstáculo.
B
Ecolocalização descreve um sistema de autoinformação onde um mesmo animal possui um órgão para emitir um sinal acústico e outro órgão para receber sinais que podem ser o eco do sinal emitido.
C
A intensidade dos pulsos refletidos percebidos por um morcego é uniforme em todas as direções.
D
Se o sinal emitido varrer um certo setor, o animal poderá diferenciar o contorno de um obstáculo nesse setor.

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Gabarito: C

Procura-se a afirmação incorreta sobre ecolocalização.

A – correta. Pelo tempo entre emitir o som e ouvir o eco, o animal estima a distância: o som vai e volta, então d = v · t ÷ 2.

B – correta. O morcego emite o som pela laringe (pela boca ou pelo nariz) e recebe o eco pelas orelhas: um órgão emite, outro recebe.

C – incorreta. O eco não volta igual de todas as direções. Na figura, as ondas refletidas (B) vêm do obstáculo, a borboleta. A intensidade depende da direção, da distância, do tamanho e do formato do que reflete, e é justamente essa diferença que dá informação ao morcego. Se o eco fosse uniforme, ele não conseguiria localizar nada.

D – correta. Varrendo uma região com o sinal e comparando os ecos de cada direção, o animal monta o contorno do obstáculo.

Resposta: C

Dica: ecolocalização = medir o tempo do eco (distância) e comparar ecos de várias direções (forma e posição).

Questão 6 · ONC 2018 · 3º ano do ensino médio · Questão 4média

Na figura abaixo, uma onda em superfície de água refrata de uma região funda para uma região rasa. O comprimento de onda para a onda incidente media 40 cm. Qual o comprimento de onda para a onda refratada?

Dados: cos 37º = 0,8 e sen 37° = 0,6.

A
25 cm
B
30 cm
C
40 cm
D
64 cm

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Gabarito: A

Na figura, 37° é o ângulo entre o raio incidente e a superfície de separação, e 60° é o ângulo entre o raio refratado e essa superfície. Para a lei de Snell, usamos os ângulos com a normal:

incidência: 90° − 37° = 53°, sen 53° = cos 37° = 0,8;
refração: 90° − 60° = 30°, sen 30° = 0,5.

Na refração a frequência não muda, então velocidade e comprimento de onda variam na mesma proporção:

sen θ₁ ÷ sen θ₂ = λ₁ ÷ λ₂
0,8 ÷ 0,5 = 40 ÷ λ₂
λ₂ = 40 × 0,5 ÷ 0,8 = 25 cm.

Faz sentido: na região rasa a onda é mais lenta, então o comprimento de onda diminui e o raio se aproxima da normal.

Resposta: A (25 cm).

Dica: em ondas na água, raso = mais lento = menor λ; confira se os ângulos da figura são com a superfície ou com a normal antes de usar Snell.