Questão 95 do ENEM 2020 — Física
Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido têm um recurso, denominado “cancelador de ruídos ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo (ruído), exceto pela sua fase oposta. Qual fenômeno físico é responsável pela diminuição do ruído nesses fones de ouvido?
Resolução comentada
A questão pergunta qual fenômeno ondulatório explica a redução do ruído em fones com cancelamento ativo. O conceito é a interferência destrutiva entre ondas sonoras.
Quando duas ondas de mesma frequência e amplitude se superpõem, o resultado depende da diferença de fase entre elas. Se estão em fase (crista com crista), as amplitudes se somam: interferência construtiva. Se estão em oposição de fase (diferença de meio comprimento de onda, ou 180°), a crista de uma coincide com o vale da outra e a soma se anula: interferência destrutiva.
O circuito do fone capta o ruído externo e gera um sinal sonoro de mesma forma, porém com fase oposta. Ao se encontrarem no ouvido, as duas ondas se superpõem: y_total = y_ruído + y_oposto ≈ 0. O resultado é um som muito mais fraco, ou até silêncio.
A resposta é a interferência. Os outros fenômenos não envolvem a superposição de duas ondas com fases opostas: a difração é o contorno de obstáculos e aberturas, a reflexão é o retorno da onda ao encontrar uma superfície, a refração é a mudança de velocidade ao trocar de meio, e o efeito Doppler é a variação aparente da frequência por causa do movimento relativo entre fonte e observador.