O nível de pressão acústica $L_{SPL}$, medido em dB SPL, é dado por $L_{SPL}=20\log_{10}(P/P_0)$, em que P mPa é a pressão acústica e P₀=0,02 mPa. Se o nível de pressão acústica é 65 dB SPL quando a pressão acústica é de P₁ mPa, então o nível de pressão acústica será de 25 dB SPL quando a pressão acústica, em mPa, for de:
A)$100P_1$
B)$P_1/10$
C)$P_1/1000$
D)$10P_1$
E)$P_1/100$
Gabarito oficial — Geral, 20/06/2021
E
Resolução comentada
Subtraímos os níveis para cancelar a referência comum P₀.
$$25-65=20\log_{10}\frac{P_2}{P_1}$$
$$-2=\log_{10}\frac{P_2}{P_1}$$
$$\frac{P_2}{P_1}=10^{-2}$$
$$P_2=\frac{P_1}{100}$$
O fator 20 da expressão corresponde à comparação de pressões, e deve ser preservado.
Alternativa correta: E.
Q28
Leitura crítica do gráfico de limiares auditivos
Na audição humana, o limiar auditivo é a pressão acústica mínima capaz de provocar sensação auditiva, enquanto o limiar de desconforto é a pressão mínima que provoca dor. O gráfico representa esses limiares em função da frequência. (Fonte original: cochlea.eu/po/som/psicoacustica, adaptado.) De acordo com os dados representados no gráfico, para frequências de 20 Hz, a pressão acústica no limiar de desconforto é, em relação à pressão acústica no limiar auditivo, aproximadamente:
Nota editorial: há divergência entre o gabarito oficial e a leitura do gráfico. A resolução explica a divergência; consulte a indicação editorial antes de usar esta questão para avaliar seu desempenho.
A)10 vezes maior.
B)$10^4$ vezes maior.
C)$10^5$ vezes maior.
D)$10^2$ vezes maior.
E)$10^3$ vezes maior.
Resposta pela análise física — 20/06/2021
Sem correção automática
O documento oficial indica B. Confira a divergência na resolução.
Resolução comentada
A frequência pedida deve ser lida em quilohertz no eixo horizontal.
$$20\,\mathrm{Hz}=0{,}020\,\mathrm{kHz}$$
Nesse ponto, a curva inferior está próxima de 200 mPa e a superior está acima de 20000 mPa, na borda superior do gráfico. Uma leitura aproximada dá uma razão de algumas centenas, com precisão limitada pelo desenho.
$$\frac{P_{desconforto}}{P_{auditivo}}\sim\frac{10^4\text{ a }10^5}{10^2}\sim10^2\text{ a }10^3$$
O gabarito oficial indica B, isto é, um fator 10000. Essa razão não é compatível com a leitura em 0,020 kHz. Usar os valores de 0,02 e 2000 mPa do texto também seria inadequado, pois o próprio texto restringe esses valores à faixa de 0,5 a 8 kHz.
Como o gráfico não permite fixar com segurança uma alternativa e diverge do gabarito, esta questão foi mantida para análise crítica, sem correção automática. Não foi encontrada, entre os documentos locais, uma retificação oficial.
Questão com divergência entre gráfico e gabarito; sem correção automática.
Q29
Grandeza distinta nos limiares auditivos
Na audição humana, o limiar auditivo é a pressão acústica mínima capaz de provocar sensação auditiva, enquanto o limiar de desconforto é a pressão mínima que provoca dor. O gráfico representa esses limiares em função da frequência. (Fonte original: cochlea.eu/po/som/psicoacustica, adaptado.) Considere duas ondas sonoras, uma no limiar auditivo e outra no limiar de desconforto. Essas ondas possuem, obrigatoriamente, diferentes:
A)frequências.
B)comprimentos de onda.
C)timbres.
D)intensidades.
E)alturas.
Gabarito oficial — Geral, 20/06/2021
D
Resolução comentada
Os limiares descrevem o som mais fraco capaz de ser ouvido e o som que provoca desconforto. A passagem de um ao outro envolve aumento da pressão acústica e da intensidade sonora.
As duas ondas podem ter a mesma frequência. Nesse caso, no mesmo meio, também podem ter o mesmo comprimento de onda e a mesma altura sonora.
O timbre depende da composição do som; não é a grandeza que distingue obrigatoriamente os dois limiares. A diferença exigida é de intensidade.
Alternativa correta: D.
Q30
Coluna de água equivalente à pressão acústica
Na audição humana, o limiar auditivo é a pressão acústica mínima capaz de provocar sensação auditiva, enquanto o limiar de desconforto é a pressão mínima que provoca dor. O gráfico representa esses limiares em função da frequência. (Fonte original: cochlea.eu/po/som/psicoacustica, adaptado.) A pressão acústica corresponde à diferença entre as pressões nos dois lados da membrana timpânica e o sistema auditivo humano é altamente sensível a essa diferença de pressão. Considerando a massa específica da água igual a $1{,}0\times10^3\,\mathrm{kg/m^3}$ e a aceleração gravitacional igual a 10 m/s², a altura da coluna de água que exerce uma pressão hidrostática igual à pressão acústica correspondente ao limiar de desconforto para uma onda sonora de frequência 1,0 kHz é igual a:
A)0,2 mm
B)2,0 cm
C)20,0 cm
D)2,0 m
E)20,0 m
Gabarito oficial — Geral, 20/06/2021
A
Resolução comentada
Em 1,0 kHz, o gráfico indica limiar de desconforto de aproximadamente 2000 mPa.
A comparação envolve uma diferença de pressão, por isso não acrescentamos a pressão atmosférica.
Alternativa correta: A.
Q31
Sustentação de um helicóptero em Marte
Eram 4h34 em Brasília, na madrugada de 19/04/2021, quando o mini-helicóptero Ingenuity, com massa 1,8 kg, decolou da superfície de Marte até a altura de 3 metros, pairou no ar por alguns segundos e pousou suavemente. O ar em Marte é muito rarefeito, tornando a elevação difícil, embora a atração gravitacional marciana seja um terço da terrestre. (O Estado de S. Paulo, 20 abr. 2021. Adaptado.) Considerando que a aceleração gravitacional na superfície da Terra seja 10 m/s², a força de sustentação proporcionada pelas pás do helicóptero, enquanto ele estava parado e suspenso no ar em Marte, era igual a:
A)1,0 N
B)3,0 N
C)6,0 N
D)12,0 N
E)18,0 N
Gabarito oficial — Geral, 20/06/2021
C
Resolução comentada
Enquanto o helicóptero paira parado, a resultante vertical é nula. A sustentação equilibra o peso local.
A massa permanece 1,8 kg; o que muda de um planeta para outro é o peso.
Alternativa correta: C.
Q32
Corrente elétrica em um chuveiro
Um chuveiro elétrico possui um resistor variável por meio do qual se ajusta a quantidade de calor fornecida pelo chuveiro, a fim de regular a temperatura da água que sai dele. Considerando que o chuveiro funcione sob diferença de potencial de 220 V, quando a resistência do resistor é ajustada para o valor de $8{,}8\,\Omega$, a intensidade da corrente elétrica que atravessa o resistor é igual a:
A)4 A
B)8 A
C)16 A
D)20 A
E)25 A
Gabarito oficial — Geral, 20/06/2021
E
Resolução comentada
Para a resistência ajustada e a tensão fornecida, usamos U=Ri.
$$i=\frac UR$$
$$i=\frac{220}{8{,}8}=25\,\mathrm A$$
A questão fornece diretamente a condição de funcionamento; não é necessário calcular calor, potência ou vazão de água.
