Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido têm um recurso, denominado “cancelador de ruídos ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo (ruído), exceto pela sua fase oposta.
Qual fenômeno físico é responsável pela diminuição do ruído nesses fones de ouvido?
A) Difração.
B) Reflexão.
C) Refração.
D) Interferência.
E) Efeito Doppler.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
Física (Ondulatória — Interferência, Fase e Cancelamento de Ruído)
📔 Nível da Questão: Fácil
✅ Gabarito: D
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da questão:
“Qual fenômeno físico é responsável pela diminuição do ruído nesses fones de ouvido?”
📌 Explicação Detalhada:
Queremos saber qual fenômeno ondulatório é usado pelos fones com cancelamento de ruído ativo, ou seja, qual fenômeno físico explica como o som é anulado.
📌 Palavras-chave:
- “fase oposta”
- “sinal sonoro semelhante”
- “diminuição do ruído”
- “cancelador de ruídos ativo”
📌 Objetivo:
Identificar qual fenômeno ondulatório permite que duas ondas sonoras, ao serem sobrepostas, anulem-se mutuamente.
➡️ Agora que o comando está claro, vamos revisar o conteúdo essencial.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Interferência:
✔ Quando duas ondas se sobrepõem no mesmo meio, elas interagem segundo o princípio da superposição de ondas.
✔ Se estiverem em fase, ocorre interferência construtiva (os efeitos se somam).
✔ Se estiverem em oposição de fase (defasadas em 180°), ocorre interferência destrutiva, e os efeitos se anulam.
📌 Cancelamento de ruído:
✔ Os fones modernos geram uma onda idêntica à do ruído externo, mas com fase oposta.
✔ Ao entrar em contato com o ruído real, a interferência destrutiva entre as duas ondas reduz drasticamente a intensidade do som percebido.
📌 Condições para interferência destrutiva:
- Mesma frequência
- Mesma amplitude
- Fase oposta (180°)
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Frases-chave importantes:
- “sinal sonoro semelhante”
- “fase oposta”
- “diminuição do ruído”
📌 Interpretação:
A tecnologia simula a onda sonora do ruído ambiente, mas inverte sua fase. Ao sobrepor as duas ondas no ouvido do usuário, ocorre o cancelamento acústico via interferência destrutiva.
➡️ Com isso, o som não chega ao cérebro com a mesma intensidade — parece que o ruído foi “apagado”.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Não há cálculos diretos nesta questão, mas o raciocínio físico é:
✔ Onda do ruído:
Representada como uma função do tipo S(t) = A × sen(ωt)
✔ Onda gerada pelo fone:
S'(t) = A × sen(ωt + π) → mesma amplitude e frequência, fase oposta
✔ Soma das ondas (superposição):
S(t) + S'(t) = A × sen(ωt) + A × sen(ωt + π)
Como sen(θ + π) = -sen(θ), temos:
A × sen(ωt) – A × sen(ωt) = 0
✅ Resultado: Interferência destrutiva total — cancelamento do ruído
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 A) Difração
❌ É o espalhamento da onda ao contornar obstáculos. Não está relacionada com cancelamento de ruído.
📌 B) Reflexão
❌ Mudança de direção da onda ao bater em uma superfície. Não envolve sobreposição de ondas.
📌 C) Refração
❌ Mudança na velocidade e direção da onda ao mudar de meio. Também não cancela som.
📌 D) Interferência
✅ Correta. O som do ruído e o som invertido interferem entre si, anulando-se.
📌 E) Efeito Doppler
❌ Refere-se à variação da frequência percebida devido ao movimento da fonte ou do observador.
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
O fone usa um microfone para captar o ruído externo e gera uma onda sonora com a mesma frequência, mesma amplitude e fase oposta. O fenômeno que permite o cancelamento do som ao sobrepor essas duas ondas é a interferência destrutiva.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
✅ Alternativa D — Interferência
🔍 Resumo Final:
O cancelamento de ruído ativo se baseia no fenômeno da interferência destrutiva, em que duas ondas iguais e com fase oposta se anulam, eliminando o som indesejado. Essa aplicação direta dos princípios de ondulatória é um dos exemplos mais eficientes da Física no cotidiano.
