Questão 135 do ENEM 2023 — Física
O petróleo é uma matéria-prima muito valiosa e métodos geofísicos são úteis na sua prospecção. É possível identificar a composição de materiais estratificados medindo-se a velocidade de propagação do som (onda mecânica) através deles. Considere que uma camada de 450 m de um líquido se encontra presa no subsolo entre duas camadas rochosas, conforme o esquema. Um pulso acústico (que gera uma vibração mecânica) é emitido a partir da superfície do solo, onde são posteriormente recebidas duas vibrações refletidas (ecos). A primeira corresponde à reflexão do pulso na interface superior do líquido com a camada rochosa. A segunda vibração deve-se à reflexão do pulso na interface inferior. O tempo entre a emissão do pulso e a chegada do primeiro eco é de 0,5 s. O segundo eco chega 1,1 s após a emissão do pulso
A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é
Resolução comentada
O tempo extra gasto pelo som para percorrer a camada líquida (ida e volta) é a diferença entre os dois ecos: 1,1 − 0,5 = 0,6 s, já que o trajeto até a rocha acima da camada líquida é comum aos dois ecos e se cancela nessa subtração. Como a espessura da camada é 450 m, a velocidade é v = (2 × 450)/0,6 = 1500 m/s.
O valor 818 é tentador para quem usa diretamente o tempo total do segundo eco (1,1 s) com a distância de 450 m, calculando v = (2 × 450)/1,1 ≈ 818 m/s — mas esse cálculo ignora que parte desse tempo (0,5 s) corresponde ao trajeto na camada rochosa acima do líquido, e não apenas dentro da camada líquida.