Questão nº 135
Questão de Física · INEP ENEM 2023 (nº 135)
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
- A270.
- B540.
- C818.
- D1 500. (alternativa correta)
- E1 800.
Resposta comentada
Gabarito Alternativa D
A velocidade do som em um meio pode ser encontrada dividindo‑se a distância percorrida pelo tempo gasto; quando há camadas diferentes, o tempo total é a soma dos tempos em cada camada.
(A) Incorreta: 270 m/s resulta de dividir 450 m por 1,67 s (tempo errado).
(B) Incorreta: 540 m/s vem de usar 0,5 s como tempo de ida‑e‑volta apenas na camada líquida, ignorando o percurso no rochedo.
(C) Incorreta: 818 m/s aparece ao considerar apenas a diferença de tempos (1,1 s − 0,5 s = 0,6 s) e dividir 450 m por 0,6 s, esquecendo que o percurso inclui duas vezes a espessura da camada (900 m). Essa é a armadilha mais tentadora da banca.
(D) Correta: 1 500 m/s obtém‑se usando
\[
t_1=\frac{2d}{v_r}=0{,}5\text{ s}\;\Rightarrow\;d=\frac{v_r\,0{,}5}{2},
\]
e para o segundo eco
\[
t_2=\frac{2d}{v_r}+\frac{900}{v_l}=1{,}1\text{ s}\;\Rightarrow\;0{,}5+\frac{900}{v_l}=1{,}1,
\]
de onde \(\frac{900}{v_l}=0{,}6\) e \(v_l=900/0{,}6=1500\;\text{m/s}\).
(E) Incorreta: 1 800 m/s seria obtido se se usasse 450 m/0,25 s, mas 0,25 s não corresponde a nenhum intervalo de tempo real do problema.
Fonte: INEP ENEM 2023 (Caderno Azul). Reproduzida para fins de estudo.