Questão 132 do ENEM 2021 — Ciências da Natureza

Para descobrir quais grandezas são iguais nas três componentes harmônicas, precisamos comparar quatro características das ondas: amplitude, frequência, comprimento de onda e velocidade.

Amplitude

A amplitude é a altura máxima que a onda atinge em relação à sua linha de equilíbrio (o eixo horizontal central). O enunciado afirma que os três gráficos foram construídos na mesma escala. Comparando as componentes A, B e C, as cristas e os vales de todas elas alcançam a mesma altura em relação ao centro. Portanto, as três componentes têm a mesma amplitude.

Frequência e comprimento de onda

A frequência corresponde ao número de oscilações completas que a onda realiza em um dado intervalo. Como as componentes estão na mesma escala horizontal, dá para comparar: no mesmo trecho, uma componente completa poucos ciclos, outra completa mais, e outra completa muitos ciclos. Ou seja, o número de oscilações por intervalo é diferente de uma para a outra.

Se o número de ciclos no mesmo intervalo muda, então as frequências são diferentes. E como o comprimento de onda é o comprimento de um ciclo completo, quem tem mais oscilações no mesmo espaço tem ciclos mais curtos: os comprimentos de onda também são diferentes. Isso é coerente com o conceito de harmônicos, que são múltiplos inteiros ($f, 2f, 3f, \ldots$) de uma frequência fundamental.

Velocidade

As três ondas são componentes de um mesmo som produzido por um instrumento, propagando-se no mesmo meio (o ar). A velocidade de uma onda mecânica depende apenas das propriedades do meio, e não da frequência ou da amplitude. Logo, todas as componentes têm a mesma velocidade.

Conclusão

Das quatro grandezas, apenas a amplitude e a velocidade se mantêm iguais entre as três componentes; frequência e comprimento de onda variam. A resposta é a alternativa A: amplitude e velocidade.