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Questão de Física do ENEM 2023: A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é
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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.
Descrição da imagem (gerado por IA)
Esquema em corte vertical do subsolo, com três faixas horizontais. A faixa superior é marrom texturizada e está rotulada Rocha; abaixo dela há uma faixa azul-clara rotulada Líquido, cuja espessura é indicada à direita por uma seta vertical dupla com a medida 450 m; a faixa inferior é novamente marrom texturizada e rotulada Rocha. No topo da figura, acima da primeira camada, há um pequeno retângulo cinza identificado pela indicação Emissor e detector de pulsos, de onde partem ondas curvas que se propagam para baixo, penetrando na rocha.
Textos contidos na imagem (gerado por IA)
Emissor e detector de pulsos Rocha Líquido 450 m
A velocidade do som na camada líquida, em metro por segundo, é
O primeiro eco volta ao detector após refletir na interface superior do líquido; o segundo eco faz o mesmo percurso na rocha e ainda atravessa o líquido duas vezes: uma descendo até a interface inferior e outra subindo. Assim, o tempo adicional do segundo eco em relação ao primeiro corresponde apenas à passagem pelo líquido: Δt=1,1s−0,5s=0,6s. Como a camada líquida tem 450m de espessura, a distância percorrida no líquido é 2×450m=900m. Portanto, a velocidade do som no líquido é v=0,6s900m=1500m/s.
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