FSICA PROFESSOR JAIRO GOMES EFEITO DOPPLER Voc j

FÍSICA PROFESSOR JAIRO GOMES

EFEITO DOPPLER

Você já observou que quando um carro passa buzinando o som parece mudar de tom? Enquanto o carro se aproxima, o som de sua buzina é mais agudo, e quando está se afastando, se torna mais grave. Mas para quem está dentro do veículo o tom não muda. Enquanto o homem se deslocava a baixas velocidades, usando as próprias pernas, cavalos, carruagens ou barcos, este efeito não foi notado. Somente após o advento das estradas de ferro, o homem pode aumentar a sua velocidade de deslocamento, e estes efeitos se fizeram sentir.

Em 1842, Christian Johann Doppler, um físico austríaco, conseguiu explicar o que acontecia. O som se desloca em forma de ondas a uma velocidade constante para um determinado meio. A velocidade do som no ar é de 344 m/s a 20 ºC. Quando a fonte sonora se desloca a uma velocidade relativamente grande, pelo menos uns 10% da velocidade do som, as frentes de onda que se aproximam são comprimidas e o som parece mais agudo, enquanto elas se rarefazem quando a fonte do som se afasta. Este fenômeno foi chamado de efeito Doppler.

Hoje o efeito Doppler é largamente utilizado em instrumentos de medição, como os sonares dos submarinos, na medição de distâncias e na prospecção geológica, mas não ficou limitado aos fenômenos acústicos, os radares usam o mesmo efeito sobre as ondas eletromagnéticas para detectar obstáculos.

f '. . . freqüência aparente do som 1 f. . . freqüência real do som v ± vo f’ = f v ± v F v. . . velocidade do som vo. . . velocidade do observador; É positiva quando está se aproximando da fonte sonora; É negativa quando está se afastando da fonte sonora. v. F. . . velocidade da fonte sonora; É positiva quando está se afastando do observador; É negativa quando está se aproximando do observador.

1. Quando uma ambulância, com sirene ligada, se aproxima de um observador, este percebe: X a) aumento da intensidade sonora e da freqüência. b) aumento da intensidade sonora e diminuição da freqüência. c) mesma intensidade sonora e mesma freqüência. d) diminuição da altura e variação no timbre sonoro. e) variação no timbre e manutenção da altura.

2. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir. O alarme de um automóvel está emitindo som de uma determinada freqüência. Para um observador que se aproxima rapidamente desse automóvel, esse som parece ser de. . . . . freqüência. Ao afastarse, o mesmo observador perceberá um som de. . . . . freqüência. a) maior — igual b) maior — menor X c) igual — igual d) menor — maior e) igual — menor

3. Uma ambulância se desloca com velocidade constante, em uma rua reta, com a sirene ligada. Há dois observadores: um que percebe a ambulância se aproximar e outro que percebe se afastar. Podemos afirmar que: a) os dois observadores perceberão sons de freqüências iguais. b) o observador que vê a ambulância se afastando não ouve o som da sirene. c) X o observador que vê a ambulância se aproximando percebe o som cuja freqüência maior do que aquela emitida pela sirene. d) o observador que vê a ambulância se aproximando nada ouvirá, devido às interferências destrutivas. e) os dois observadores vão perceber sons cujas freqüências irão aumentar e desaparecer, devido às interferências construtivas. e destrutivas.

4. As afirmativas abaixo referem-se a uma pessoa que percebe o som da buzina de um carro mudando de tom à medida que o veículo se aproxima ou se afasta dela. I) Na aproximação, a sensação é de que o som é mais grave. II) No afastamento, a sensação é de que o som é mais grave. Ill) Esse fenômeno é conhecido, na Física, como efeito Doppler. Dessas afirmativas, está(ão) correta(s) somente: a) I. b) II. c) l e III. X d) II e III.

5. Dois trens A e B têm apitos idênticos. Um observador parado numa estação ouve o apito de Amais agudo que o de B. Qual (quais) das situações abaixo pode(m) viabilizar o caso proposto? I. Os trens A e B aproximam-se do observador. II. Os trens A e B afastam-se do observador. III. O trem B afasta-se do observador, enquanto o trem A está parado. IV. O trem A afasta-se do observador, enquanto o trem B está parado. V. O trem B afasta-se do observador, enquanto o trem A aproxima-se. a) Somente I e II. b) Somente III e IV. c) Somente I, III e V. X d) Somente I, II e III. e) Somente V.

6. Um professor lê o seu jornal sentado no banco de uma praça e, atento às ondas sonoras, analisa três eventos: I – O alarme de um carro dispara quando o proprietário abre a tampa do porta-malas. II – Uma ambulância se aproxima da praça com a sirene ligada. III – Um mau motorista, impaciente, após passar pela praça, afasta-se com a buzina permanentemente ligada. O professor percebe o efeito Doppler apenas: a) no evento I, com freqüência sonora invariável b) nos eventos I e II, com diminuição da freqüência c) nos eventos I e III, com aumento da freqüência d) nos eventos II e III, com diminuição da freqüência em II e aumento em III X e) nos eventos II e III, com aumento da freqüência em II e diminuição em III

7. Uma pessoa parada na beira de uma estrada vê um automóvel aproximar-se com velocidade 0, 1 da velocidade do som no ar. O automóvel está buzinando, e a sua buzina, por especificação do fabricante, emite um som puro de 990 Hz. O som ouvido pelo observador terá uma freqüência: a) 900 Hz Solução: X b) 1 100 Hz c) 1 000 Hz V ± Vo f'=f d) 99 Hz V ± VF [ f ' = 900 ] [ Var + 0 Var - 0, 1 Var 0, 9 Var f ' = 1 100 Hz ]

8. Um avião emite um som de frequência f = 600 Hz e percorre uma trajetória retilínea com velocidade de 300 m/s. O ar apresenta-se imóvel. A velocidade de propagação do som é v = 330 m/s. Determine a frequência do som recebido por um observador estacionário junto à trajetória do avião: a) enquanto o avião aproxima-se do observador; b) quando o avião afasta-se do observador. Solução: a) f ' = ? f'=f [ f ' = 600 V ± Vo V ± VF [ ] 330 + 0 330 - 300 f ' = 6. 600 Hz ou f ' = 6, 6 k. Hz b) f ' = ? f'=f ] [ f ' = 600 V ± Vo V ± VF [ f ' = 314 Hz ] 330 + 0 330 + 300 ]

9. Uma fonte sonora em repouso, situada no ar, emite uma nota com frequência de 440 Hz. Um observador, movendo-se sobre uma reta que passa pela fonte, escuta a nota com frequência de 880 Hz. Supondo a velocidade de propagação do som no ar igual a 340 m/s, podemos afirmar que o observador: a) aproxima-se da fonte com velocidade de 340 m/s. b) afasta-se da fonte com velocidade de 340 m/s. c) aproxima-se da fonte com velocidade de 640 m/s. d) afasta-se da fonte com velocidade de 640 m/s. e) aproxima-se da fonte com velocidade de 880 m/s. Solução: f'=f 340 + Vo 880 = 340 440 680 - 340 = Vo [ V ± Vo V ± VF ] 880 = 440 2. 340 = 340 + Vo 340 = Vo [ 340 + Vo 340 - 0 ] 680 = 340 + Vo Vo = 340 m/s