Questão 078 caderno branco ENEM 2014 3ª Aplicação 1° Dia

Durante a formação de uma tempestade, são observadas varias descargas elétricas, os raios, que podem ocorrer das nuvens para o solo (descarga descendente), do solo para as nuvens (descarga ascendente) ou entre uma nuvem e outra. Normalmente, observa-se primeiro um clarão no céu (relâmpago) e somente alguns segundos depois ouve-se o barulho (trovão) causado pela descarga elétrica. O trovão ocorre devido ao aquecimento do ar pela descarga elétrica que sofre uma expansão e se propaga em forma de onda sonora.

O fenômeno de ouvir o trovão certo tempo após a descarga elétrica ter ocorrido deve-se

a) à velocidade de propagação do som ser diminuída por conta do aquecimento do ar.

b) à propagação da luz ocorrer através do ar e a propagação do som ocorrer através do solo.

c) à velocidade de propagação da luz ser maior do que a velocidade de propagação do som no ar.

d) ao relâmpago ser gerado pelo movimento de cargas elétricas, enquanto o som é gerado a partir da expansão do ar.

e) ao tempo da duração da descarga elétrica ser menor que o tempo gasto pelo som para percorrer a distância entre o raio e quem o observa.

✍ Resolução Em Texto

Matérias Necessárias para a Solução da Questão

Física (Ondulatória: Classificação de Ondas, Velocidade de Propagação)
Física (Cinemática)

Tema/Objetivo Geral:
Compreender e comparar as velocidades de propagação de diferentes tipos de ondas (luz e som) como explicação para a percepção sequencial de um mesmo evento (a descarga elétrica).

Nível da Questão: Médio.

A questão aborda um conceito físico fundamental e de conhecimento relativamente comum. No entanto, o nível é médio porque as alternativas “distratoras” são bem elaboradas, exigindo que o candidato diferencie com clareza a origem dos fenômenos (como o trovão é criado) da razão da percepção em momentos distintos (a viagem das ondas até o observador).

Gabarito: C.

A alternativa está correta porque a luz (onda eletromagnética) viaja a uma velocidade imensamente superior à do som (onda mecânica) no ar. Essa diferença abissal de velocidades faz com que a informação visual (relâmpago) chegue quase instantaneamente ao observador, enquanto a informação sonora (trovão) leva um tempo perceptível para percorrer a mesma distância.

1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Decodificação do Objetivo: Em bom português, a missão é explicar fisicamente por que, durante uma tempestade, nós sempre vemos o clarão do raio antes de escutarmos o barulho do trovão.

Simplificação Radical (A Analogia Central): Pense em uma corrida de longa distância onde a linha de partida é o raio. Dois competidores largam exatamente no mesmo segundo: um é um carro de Fórmula 1 (a luz) e o outro é um maratonista de elite (o som). Você está na linha de chegada, a alguns quilômetros de distância. Mesmo que eles tenham partido juntos, quem você verá cruzar a linha de chegada primeiro? O carro de F1 chegará quase no mesmo instante em que partiu, enquanto você terá que esperar alguns minutos para ver o maratonista chegar. A questão é simplesmente sobre quem “corre” mais rápido.

Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação): Nosso plano será o seguinte:

Identificar os Competidores: Vamos definir as características da luz (relâmpago) e do som (trovão) como ondas.
Comparar suas Velocidades: Analisaremos a “velocidade de cruzeiro” de cada um desses competidores no ar.
Analisar a Pista de Corrida: Entenderemos que a distância entre a tempestade e o observador é a mesma para ambos.
Declarar o Vencedor: Com base na diferença de velocidades, concluiremos por que um chega antes do outro.

2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

Para este caso, a ferramenta ideal é uma Tabela Comparativa, para deixar o perfil dos nossos dois “competidores” inquestionavelmente claro.

Tabela Comparativa: Luz vs. Som

Característica	⚡ Luz (O Relâmpago)	🔊 Som (O Trovão)
Natureza da Onda	Eletromagnética. Vibração de campos elétricos e magnéticos. Não precisa de um meio material para se propagar (viaja no vácuo).	Mecânica. Vibração de partículas de um meio material. Precisa de um meio (sólido, líquido ou gás) para se propagar.
Meio de Propagação (neste caso)	Ar	Ar
Velocidade Aproximada no Ar	~ 300.000.000 m/s (trezentos milhões de metros por segundo). É a velocidade mais rápida do universo.	~ 340 m/s (trezentos e quarenta metros por segundo). A velocidade varia com a temperatura e a densidade do ar.
Consequência Prática	Para distâncias na Terra, sua chegada é considerada praticamente instantânea.	Leva um tempo claramente perceptível para percorrer distâncias de quilômetros.

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Vamos executar o plano, aplicando o conhecimento da nossa tabela.

A descarga elétrica (raio) é um evento único que produz dois fenômenos simultaneamente: um clarão (luz) e uma onda de choque sonora (trovão). A “largada” é ao mesmo tempo.
Ambos, relâmpago e trovão, precisam viajar pela mesma “pista de corrida” — a distância d entre a tempestade e você.
O tempo de viagem da luz é t_luz = d / 300.000.000. Para qualquer distância razoável na Terra, esse tempo é tão pequeno que é praticamente zero.
O tempo de viagem do som é t_som = d / 340. Este tempo não é zero. Se a tempestade está a 3400 metros (3,4 km), o som levará 10 segundos para chegar.

A conclusão é inevitável: você vê o relâmpago instantaneamente e só depois de um tempo t_som você ouve o trovão.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! A armadilha mais sedutora aqui é a alternativa (d). Ela descreve corretamente como o relâmpago e o trovão são gerados. É uma afirmação fisicamente correta. No entanto, ela descreve a causa dos fenômenos, mas não explica o atraso na percepção. A pergunta não é “Como eles são feitos?”, mas sim “Por que um chega antes do outro?”. Focar na origem em vez de focar na propagação é o erro.

A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: A percepção sequencial do relâmpago e do trovão é um problema de cinemática. Sendo um fenômeno único que gera duas ondas com velocidades de propagação drasticamente diferentes, a onda mais rápida (luz) será sempre percebida primeiro.
- Expectativa: A alternativa correta deve obrigatoriamente comparar as velocidades de propagação da luz e do som, afirmando que a da luz é maior.

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

a) a velocidade de propagação do som ser diminuída por conta do aquecimento do ar.

A “Narrativa do Erro”: O candidato lê “aquecimento do ar” no enunciado e na alternativa e faz uma conexão direta, mas incorreta.
O “Diagnóstico do Erro”: Contradição Direta. Na verdade, o som se propaga ligeiramente mais rápido em ar quente do que em ar frio. Portanto, a premissa da alternativa é fisicamente falsa.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

b) propagação da luz ocorrer através do ar e a propagação do som ocorrer através do solo.

A “Narrativa do Erro”: Uma confusão sobre como as ondas chegam ao observador.
O “Diagnóstico do Erro”: Fuga ao Tema. Embora o som possa viajar pelo solo, o trovão que ouvimos em uma tempestade chega predominantemente pelo ar, o mesmo meio pelo qual vemos o relâmpago. A premissa é irrelevante e, na prática, incorreta para o fenômeno observado.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

c) A velocidade de propagação da luz ser maior do que a velocidade de propagação do som no ar.

Análise de Correspondência: Esta alternativa é o retrato falado da nossa “Expectativa” e o núcleo da nossa investigação. Ela aponta diretamente para a diferença de velocidades como a causa do fenômeno, o que é a explicação física correta.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.

d) ao relâmpago ser gerado pelo movimento de cargas elétricas, enquanto o som é gerado a partir da expansão do ar.

A “Narrativa do Erro”: O candidato reconhece que a afirmação é verdadeira e a seleciona, sem perceber que ela não responde à pergunta.
O “Diagnóstico do Erro”: Descrever o Meio, não o Fim (ou a Causa, não a Consequência). Como alertado na “Armadilha Clássica”, esta alternativa explica a origem dos fenômenos, mas não o motivo do atraso temporal na percepção.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

e) ao tempo da duração da descarga elétrica ser menor que o tempo gasto pelo som para percorrer a distância entre o raio e quem o observa.

A “Narrativa do Erro”: O candidato se perde na redação confusa da alternativa, que mistura conceitos de duração e tempo de percurso.
O “Diagnóstico do Erro”: Comparação de Grandezas Irrelevantes. A duração do flash do raio (que é muito curta) não tem relação causal com o atraso do som. Comparar essas duas grandezas não explica o fenômeno. É como dizer que “o jogo dura 90 minutos porque o campo tem 100 metros de comprimento”.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento: Confirmamos que a alternativa C é a correta, pois a corrida entre a luz e o som é vencida de forma esmagadora pela luz, cuja velocidade de propagação é quase um milhão de vezes maior.
Resumo-flash (A Imagem Mental): Luz é um e-mail, Som é uma carta: ambos saem do mesmo lugar ao mesmo tempo, mas um chega instantaneamente, e o outro demora.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro): O mesmo princípio físico não é apenas uma curiosidade, é uma ferramenta de geolocalização e medição de distâncias. Você pode calcular a que distância uma tempestade está de você! Como o som viaja aproximadamente 1 quilômetro a cada 3 segundos, basta contar os segundos entre o momento em que você vê o relâmpago e o momento em que ouve o trovão. Divida esse número por 3, e você terá a distância aproximada da tempestade em quilômetros. Se você contar 9 segundos, a tempestade está a 9 ÷ 3 = 3 km de distância. Este método é usado em sistemas mais complexos em sismologia, onde a diferença no tempo de chegada de diferentes tipos de ondas sísmicas (que também têm velocidades diferentes) é usada para localizar o epicentro de um terremoto com precisão.