Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus pertences dentro de suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos. Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação. Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estudos, guardaram seus celulares ligados dentro de suas caixas. Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a mensagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou desligado.
Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de
(A) madeira, e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade.
(B) metal, e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava.
© metal, e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia.
(D) metal, e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior.
(E) madeira, e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal.

Passo 1

Beleza, esse exercício conta que duas irmãs têm caixas com tampa – uma de metal e outra de madeira – e guardam os celulares ligados lá dentro. Só que um celular recebe ligações normalmente e o outro não (dá fora de área ou desligado). A pergunta é: o material da caixa que bloqueou as ligações é qual, e por quê?
Conteúdo: blindagem eletromagnética (gaiola de Faraday), condutividade dos materiais e propagação de ondas de rádio. Vamos precisar entender por que metal bloqueia sinais de celular, enquanto madeira deixa passar.

Passo 2

Antes de tudo, celular se comunica via ondas eletromagnéticas (frequência de rádio). Essas ondas interagem com os materiais segundo sua condutividade elétrica:
  • Materiais bons condutores (como o metal) têm muitos elétrons livres. Quando uma onda eletromagnética incide, esses elétrons se movem, gerando correntes que “cancelam” o campo dentro do metal. Isso cria uma blindagem que impede a onda de entrar – o famoso efeito de gaiola de Faraday.
  • Materiais isolantes (como a madeira) não têm elétrons livres em quantidade significativa. Então, eles não formam essa blindagem forte e deixam as ondas passarem quase sem atenuação.

Passo 3

Um jeito de ver matematicamente a profundidade que a onda penetra num condutor é por meio da “profundidade de penetração” ou skin depth de, que vale:
onde:
é a frequência da onda;
é a permeabilidade magnética do material;
é a condutividade elétrica.
Quanto maior (mais condutor), menor , mais rasa é a penetração – isso mostra que o metal bloqueia quase totalmente o sinal.

Passo 4

Na prática, a caixa de metal funciona como uma gaiola de Faraday: isola o interior do campo externo de radiofrequência e impede o celular de receber sinal. A caixa de madeira, por não ser condutora, nem gera correntes que bloqueiem a onda, então o telefone dentro dela continua recebendo ligações.

Resposta

(B) metal, e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava.

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