Questão 111 do ENEM 2023 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar o que acontece com uma onda mecânica, como o som, à medida que ela se propaga por um meio material — neste caso, o barbante do "telefone de lata".

Quando uma pessoa fala em uma das latas, a energia sonora faz o fundo da lata vibrar. Essa vibração é transmitida para o barbante na forma de uma onda mecânica, que viaja até a outra lata. No entanto, nenhum meio material é perfeito. Durante a propagação da onda pelo barbante, parte da sua energia mecânica é dissipada, transformando-se em energia térmica devido ao atrito interno das fibras do barbante e à resistência do ar.

Na ondulatória, a característica da onda que está diretamente associada à quantidade de energia que ela transporta é a amplitude. Quanto maior a energia da onda, maior a sua amplitude. Consequentemente, à medida que a onda viaja por distâncias maiores (um barbante mais extenso) e perde energia pelo caminho, a sua amplitude vai diminuindo. É por isso que o som chega mais "fraco" (com menor intensidade ou volume) na outra extremidade.

Para não restar dúvidas, vamos analisar por que as outras características não se alteram:

• Frequência e Período: Essas grandezas dependem exclusivamente da fonte que gerou a onda (a voz de quem está falando). Uma vez que a onda é emitida, sua frequência ($f$) e seu período ($T$) não mudam, independentemente da distância percorrida.
• Altura: Na física, a "altura" do som não significa volume, mas sim a sua frequência. Um som "alto" é um som agudo (alta frequência), e um som "baixo" é um som grave (baixa frequência). Como a frequência não muda, a altura também permanece constante.
• Velocidade: A velocidade de propagação ($v$) de uma onda depende apenas das características do meio em que ela viaja. O enunciado afirma que "as demais condições permaneceram inalteradas", o que significa que o tipo de barbante e a tensão aplicada a ele são os mesmos. Logo, a velocidade é constante.
• Comprimento de onda: Pela equação fundamental da ondulatória, $v = \lambda \cdot f$. Como a velocidade ($v$) e a frequência ($f$) são constantes, o comprimento de onda ($\lambda$) também não sofre alteração.

Portanto, a única característica que se reduz com o aumento do comprimento do barbante é a amplitude, devido à dissipação de energia.