Exame de Física e Química A 2025 · Época especial — item 1.2.2, resolvido

O ponto de partida. Os dois sinos tocam ao mesmo tempo e estão praticamente no mesmo sítio. Os dois sons fazem, portanto, a mesma viagem, da costa à embarcação — mas um vai pela água e o outro pelo ar. Se as velocidades nos dois meios forem diferentes, os sons chegam em instantes diferentes, e é esse atraso que o método usa. O enunciado até te diz por onde começar: comparar as velocidades.

1.º — comparar as velocidades de propagação

O som é uma onda mecânica: propaga-se porque as partículas do meio transmitem a perturbação umas às outras. Nos líquidos, as partículas estão muito mais próximas e interagem muito mais fortemente do que nos gases, e a perturbação transmite-se mais depressa. O módulo da velocidade de propagação do som na água (cerca de $1500\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$) é superior ao módulo da velocidade de propagação do som no ar (cerca de $340\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$) — mais de quatro vezes.

Este é o primeiro elemento dos critérios. Escreve-o assim, com «módulo da velocidade de propagação», e não «o som é mais rápido na água» sem mais nada.

2.º — qual dos sons chega primeiro

Num meio homogéneo, o som propaga-se com velocidade de módulo constante, e o tempo que demora a percorrer uma distância $d$ é

A distância é a mesma para os dois sons (os sinos estão próximos um do outro e a embarcação é a mesma). Com a mesma distância, demora menos o som que tem maior velocidade: o som que se propaga na água chega primeiro à embarcação; o que se propaga no ar chega depois.

Repara que o segundo elemento dos critérios inclui a razão — «sendo a distância percorrida pelos dois sons igual». Sem ela, a afirmação «o som da água chega primeiro» fica sem justificação.

3.º — do atraso à distância

O atraso entre as duas receções é a diferença dos tempos de propagação:

O parêntese é um número positivo e fixo (as velocidades não mudam). Então o atraso é diretamente proporcional à distância $d$: quanto mais longe a embarcação, mais tempo passa entre ouvir o sino da água e ouvir o sino do ar.

Conclusão, por extenso: quanto maior fosse o intervalo de tempo entre a receção dos sinais sonoros, mais distante a embarcação estaria da costa; um intervalo pequeno indicava uma embarcação próxima.

A expressão não é pedida — o item é de texto, não de cálculo —, mas é ela que te garante que a conclusão está certa. No texto, uma frase chega.

um número para teres a ideia

Com $v_{\text{ar}}\approx 340\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$ e $v_{\text{aˊgua}}\approx 1500\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$, a $1\mathrm{km}$ da costa o som do ar demora cerca de $2,9\mathrm{s}$ e o da água cerca de $0,7\mathrm{s}$: um atraso de cerca de $2,3\mathrm{s}$. A $2\mathrm{km}$, o atraso duplica. Um marinheiro com um relógio conseguia, de facto, estimar a distância.

como o item é corrigido

O item é classificado por níveis de desempenho, e conta duas coisas: quantos dos três elementos tens e como está escrito o texto.

• Com os três elementos e um texto bem estruturado, com linguagem científica adequada: $10$ pontos. Com falhas de estrutura ou de linguagem: $8$.
• Com dois elementos (quaisquer dois): $6$ ou $4$.
• Com um elemento, bem escrito: $2$. Mal escrito: $0$ — não há nível para isso.

Cada elemento vale cerca de um terço da cotação, e a linguagem vale a diferença entre os dois níveis de cada par. Um texto curto, com três frases ligadas («Como…», «Assim,…», «Portanto,…»), chega para o nível máximo.

onde se perdem pontos

• Trocar as velocidades. Quem pensa que o som é mais rápido no ar (por o ar «oferecer menos resistência») conclui que o sino de fora de água se ouve primeiro. O primeiro elemento fica errado, e o segundo também — os critérios gerais mandam não considerar elementos que contradizem outros.
• Esquecer a distância igual. «O som da água chega primeiro porque é mais rápido» só é verdade porque os dois sons percorrem a mesma distância. É essa parte que faz do segundo elemento uma explicação.
• Concluir só que «os sons chegam em instantes diferentes». O item pergunta como se sabia se a embarcação estava próxima ou distante. Falta dizer que quanto maior o intervalo de tempo, maior a distância — é o terceiro elemento.
• Pôr o atraso ao contrário. Dizer que um intervalo maior quer dizer uma embarcação mais próxima contradiz $\Delta t=\frac{d}{v}$ e anula o terceiro elemento.
• Confundir o som com a luz. O método não usa a luz do farol; usa os dois sons. Misturar a luz no raciocínio introduz uma contradição que pode custar elementos.
• Escrever abreviaturas ou frases soltas. «v água > v ar» ou uma lista de tópicos sem ligação são falhas de linguagem e de estrutura, e descem-te um nível.

para reconhecer o próximo item deste tipo

Quando dois sinais partem juntos do mesmo sítio e chegam em instantes diferentes, a diferença de tempos mede a distância — porque, à mesma distância, o mais rápido chega primeiro, e o atraso cresce com a distância. É o princípio do relâmpago e do trovão (luz e som), dos sismógrafos (ondas P e S) e deste método dos faróis. E lembra-te da ordem: o som propaga-se mais depressa nos sólidos, depois nos líquidos, e mais devagar nos gases.