O petróleo é uma matéria-prima muito valiosa e métodos geofísicos são úteis na sua prospecção. É possível identificar a composição de materiais estratificados medindo-se a velocidade de propagação do som (onda mecânica) através deles. Considere que uma camada de 450 m de um líquido se encontra presa no subsolo entre duas camadas rochosas, conforme o esquema. Um pulso acústico (que gera uma vibração mecânica) é emitido a partir da superfície do solo, onde são posteriormente recebidas duas vibrações refletidas (ecos). A primeira corresponde à reflexão do pulso na interface superior do líquido com a camada rochosa. A segunda vibração deve-se à reflexão do pulso na interface inferior. O tempo entre a emissão do pulso e a chegada do primeiro eco é de 0,5 s. O segundo eco chega 1,1 s após a emissão do pulso.
A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é
a) 270.
b) 540.
c) 818.
d) 1 500.
e) 1 800.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Física: Ondulatória
Nível da Questão: Médio
Gabarito: D
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando: “A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é…”
Objetivo: Determinar a velocidade do som na camada líquida com base nos dados fornecidos.
Objetivo: Lembre-se que a onda bate e volta, então o tempo deve ser considerado com base nisso, essa é a “pegadinha” da questão.
2º Passo: Análise das Frases-Chave do Texto
- Camada líquida com 450 metros.
- Tempo entre a emissão do pulso e o primeiro eco: 0,5 segundos.
- Tempo entre a emissão do pulso e o segundo eco: 1,1 segundos.
Esses são os dados mais importantes fornecidos pela questão para realizar os cálculos.
3º Passo: Explicação dos Conceitos Importantes
- Velocidade do som: É a distância percorrida pelo som em um determinado tempo (V = D/t). No caso, a camada líquida tem 450 metros de espessura, e a velocidade será determinada usando o tempo total entre os ecos.
- Ida e volta: Como o som percorre o caminho até o fundo da camada líquida e volta à superfície, a distância total percorrida é o dobro da espessura da camada (ou seja: 450 + 450 = 900 metros totais).
- Unidades de Medida: Nessa questão ele não exigiu a mudança nas unidades (metros, quilômetros, segundos, minutos, etc), mas grande parte das questões fazem isso. Portanto, é necessário estar atento a isso.
4º Passo: Resolução e análise das alternativas
Calculando o tempo entre os ecos
- Tempo total entre o primeiro e o segundo eco:
1,1s − 0,5s = 0,6s (esse é o tempo que a onda percorre apenas a camada líquida)
Distância total percorrida pelo som
- Velocidade do som = Distância/Tempo
- Distância total = 900 metros (450m de espessura da camada líquida, mas precisamos considerar a ida e a volta).
- Velocidade do som = 900m/0,6s ➜ 1500m/s
5º Passo: Conclusão e Justificativa
A resposta correta é D) 1500.
Isso porque, considerando o caminho total (ida e volta) e o tempo entre os ecos, a velocidade calculada foi 1500 metros por segundo.
Resumo Final
A velocidade do som em uma camada líquida é determinada com base no tempo entre os ecos e a distância percorrida. No caso, a espessura da camada líquida é de 450 metros, mas devemos considerar a ida e a volta, portanto a distância total é de 900m. O tempo do primeiro eco foi de 0,5s e o do segundo foi 1,1s. Fazendo essa diferença teremos 0,6s. Agora basta dividir a distância (900m) pelo tempo (0,6s) que obteremos a velocidade de 1500m/s.
