Questão 78 do ENEM 2014 — Ciências da Natureza

ENEM 2014Ciências da Natureza3ª aplicação

Durante a formação de uma tempestade, são observadas várias descargas elétricas, os raios, que podem ocorrer das nuvens para o solo (descarga descendente), do solo para as nuvens (descarga ascendente) ou entre uma nuvem e outra. Normalmente, observa-se primeiro um clarão no céu (relâmpago) e somente alguns segundos depois ouve-se o barulho (trovão) causado pela descarga elétrica. O trovão ocorre devido ao aquecimento do ar pela descarga elétrica que sofre uma expansão e se propaga em forma de onda sonora.

O fenômeno de ouvir o trovão certo tempo após a descarga elétrica ter ocorrido deve-se

à velocidade de propagação do som ser diminuída por conta do aquecimento do ar.

à propagação da luz ocorrer através do ar e a propagação do som ocorrer através do solo.

à velocidade de propagação da luz ser maior do que a velocidade de propagação do som no ar.

Resposta correta

ao relâmpago ser gerado pelo movimento de cargas elétricas, enquanto o som é gerado a partir da expansão do ar.

ao tempo da duração da descarga elétrica ser menor que o tempo gasto pelo som para percorrer a distância entre o raio e quem o observa.

Gabarito oficial: alternativa C

Resolução comentada

Para entendermos por que vemos o clarão do relâmpago antes de ouvirmos o barulho do trovão, precisamos analisar como a luz e o som se propagam no ar.

Durante uma descarga elétrica na atmosfera, tanto a luz (relâmpago) quanto o som (trovão) são gerados praticamente no mesmo instante. No entanto, eles viajam até o observador de formas diferentes, pois são tipos distintos de ondas e possuem velocidades de propagação muito diferentes.

A luz é uma onda eletromagnética e viaja pelo ar a uma velocidade extremamente alta, de aproximadamente $3 \times 10^8 \text{ m/s}$ (ou $300.000 \text{ km/s}$ ). Por causa dessa velocidade altíssima, a luz do relâmpago chega aos nossos olhos de forma quase instantânea.

Por outro lado, o som é uma onda mecânica que precisa do ar para se propagar. A velocidade do som no ar é de cerca de $340 \text{ m/s}$ . Embora seja uma velocidade considerável para o nosso dia a dia, ela é quase um milhão de vezes menor que a velocidade da luz.

Como a velocidade da luz é muito maior que a velocidade do som ( $v_{\text{luz}} \gg v_{\text{som}}$ ), a informação visual percorre a distância entre a tempestade e o observador muito mais rápido do que a informação sonora. É exatamente por isso que sempre vemos o clarão primeiro e, alguns segundos depois, escutamos o estrondo.

Dessa forma, a alternativa que explica corretamente o fenômeno é a que aponta a diferença entre as velocidades de propagação da luz e do som no ar.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2014 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.