Questão 101 do ENEM 2018 — Ciências da Natureza

Para entendermos como funciona o recurso de "Cancelador de Ruídos Ativo" nos fones de ouvido, precisamos recorrer aos conceitos de ondulatória, mais especificamente ao fenômeno da interferência de ondas.

O som é uma onda mecânica. Quando duas ondas sonoras se encontram no mesmo espaço, elas se sobrepõem, gerando uma onda resultante. Esse fenômeno é chamado de interferência, que pode ser construtiva (quando as ondas se somam e o som fica mais forte) ou destrutiva (quando as ondas se subtraem e o som fica mais fraco ou desaparece).

O objetivo do fone de ouvido com cancelamento ativo é eliminar o ruído externo. Para que o ruído seja completamente anulado, o circuito eletrônico do fone precisa gerar uma onda sonora que cause uma interferência destrutiva total com a onda do ruído externo.

Para que ocorra a interferência destrutiva total, a onda gerada pelo fone deve possuir três características fundamentais em relação à onda do ruído:

1. Mesma amplitude: A onda gerada precisa ter a mesma "força" (intensidade) da onda externa para que, ao se subtraírem, o resultado seja zero ($A - A = 0$). Se as amplitudes fossem diferentes, sobraria um resíduo de som.
2. Mesma frequência: As ondas precisam oscilar no mesmo ritmo para que o cancelamento se mantenha constante ao longo do tempo.
3. Diferença de fase de $180^\circ$ (ou oposição de fase): Isso significa que as ondas devem estar invertidas uma em relação à outra. Quando a onda do ruído externo apresentar uma crista (pressão máxima), a onda gerada pelo fone deve apresentar um vale (pressão mínima), e vice-versa. Essa defasagem de $180^\circ$ (ou $\pi$ radianos) garante que as ondas se anulem perfeitamente em todos os instantes.

Analisando as alternativas, a única que descreve corretamente essas três condições (mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase de $180^\circ$) é a alternativa B.