ENEM 2010 segunda aplicação
Considerando-se as informações do texto, o fator que possibilita essa diferença entre propagação das ondas de rádio e as de micro-ondas é que as ondas de rádio são
Resolução
A questão compara o alcance das ondas de rádio FM (MHz) com as micro-ondas usadas por celulares (GHz), afirmando que as rádios FM têm um alcance muito maior, necessitando de menos antenas para cobrir uma cidade.
Para entender a diferença, precisamos relacionar a frequência da onda com seu comprimento de onda (\(\lambda\)) e como isso afeta sua propagação. A relação entre velocidade (v), frequência (f) e comprimento de onda é dada por \(v = \lambda f\). Para ondas eletromagnéticas no vácuo ou no ar, a velocidade é aproximadamente a velocidade da luz (c), então \(c = \lambda f\).
Isso significa que frequência e comprimento de onda são inversamente proporcionais: quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda, e vice-versa.
- Ondas de Rádio FM: Operam na faixa de Megahertz (MHz), por exemplo, \(100 \text{ MHz} = 100 \times 10^6 \text{ Hz}\).
- Micro-ondas (Celulares): Operam na faixa de Gigahertz (GHz), por exemplo, \(1 \text{ GHz} = 1 \times 10^9 \text{ Hz} = 1000 \text{ MHz}\).
Como as frequências dos celulares (GHz) são significativamente maiores que as das rádios FM (MHz), seus comprimentos de onda são significativamente menores.
Exemplo de cálculo de comprimento de onda (usando \(c \approx 3 \times 10^8 \text{ m/s}\)):
- Rádio FM (100 MHz): \(\lambda = c/f = (3 \times 10^8 \text{ m/s}) / (100 \times 10^6 \text{ Hz}) = 3 \text{ metros}\).
- Micro-ondas (1 GHz): \(\lambda = c/f = (3 \times 10^8 \text{ m/s}) / (1 \times 10^9 \text{ Hz}) = 0.3 \text{ metros} = 30 \text{ cm}\).
Agora, consideramos o fenômeno da difração. A difração é a capacidade que as ondas têm de contornar obstáculos. Esse fenômeno é mais acentuado quando o comprimento de onda da onda é da ordem de grandeza ou maior que as dimensões do obstáculo.
No ambiente urbano, existem muitos obstáculos como árvores, edifícios e pequenas elevações. As ondas de rádio FM, com comprimentos de onda na ordem de metros, difratam mais facilmente em torno desses obstáculos do que as micro-ondas, que têm comprimentos de onda na ordem de centímetros.
Portanto, a maior capacidade das ondas de rádio FM de contornar obstáculos (maior difração) permite que elas se propaguem por distâncias maiores dentro de uma cidade, mesmo com obstruções, explicando seu maior alcance e a necessidade de menos antenas transmissoras em comparação com os celulares, que usam micro-ondas.
A alternativa B descreve exatamente essa capacidade de contornar obstáculos, que é uma consequência direta do maior comprimento de onda das ondas de rádio FM.
Dicas
Erros Comuns
Para resolver esta questão, é importante revisar os seguintes conceitos de ondulatória:
- Ondas Eletromagnéticas: São ondas que se propagam no vácuo e em meios materiais, resultantes da combinação de campos elétricos e magnéticos variáveis. Exemplos incluem luz visível, ondas de rádio, micro-ondas, raios X. Todas se propagam no vácuo à velocidade da luz (c).
- Frequência (f): Número de oscilações da onda por unidade de tempo, medida em Hertz (Hz). MHz = \(10^6\) Hz, GHz = \(10^9\) Hz.
- Comprimento de Onda (\(\lambda\)): Distância espacial entre dois pontos consecutivos da onda que estão na mesma fase de vibração, medida em metros (m).
- Relação \(v = \lambda f\): A velocidade de propagação de uma onda é o produto do seu comprimento de onda pela sua frequência. Para ondas eletromagnéticas no vácuo/ar, \(c = \lambda f\). Isso implica uma relação inversa entre \(\lambda\) e \(f\).
- Difração: Fenômeno que ocorre quando uma onda encontra um obstáculo ou uma fenda, fazendo com que ela se espalhe ou contorne o obstáculo. A difração é mais significativa quando o comprimento de onda (\(\lambda\)) é comparável ou maior que as dimensões do obstáculo/fenda.
