Uma ambulância A em movimento retílineo e uniforme aproxima-se de um observador O, em repouso. A sirene
emite um som de frequência constante fA. O desenho ilustra as frentes de onda do som emitido pela ambulância. O observador possui um detector que consegue registrar, no esboço de um gráfico, a frequência da onda sonora detectada em função do tempo fO(t), antes e depois da passagem da ambulância por ele.
Qual esboço gráfico representa a frequência fO(t) detectada pelo observador?
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Ondulatória – Efeito Doppler
🎯 Nível da Questão: Médio.
✅ Gabarito: Alternativa D.
📖 Resolução Passo a Passo
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
A questão fala sobre uma ambulância se movendo e um observador parado. A ambulância emite um som com frequência fA, mas o observador percebe essa frequência de forma diferente por causa do Efeito Doppler.
O que queremos encontrar?
📌 O gráfico que mostra como a frequência percebida fo(t) muda antes, durante e depois da passagem da ambulância.
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
🎵 O que é o Efeito Doppler?
Imagine que você está parado na rua e uma ambulância vem em sua direção com a sirene ligada. Você percebe que o som fica mais agudo enquanto ela se aproxima. Mas quando ela passa por você e começa a se afastar, o som fica mais grave.
Isso acontece porque o movimento da ambulância altera a frequência das ondas sonoras que chegam até você.
- Aproximação → som mais agudo → frequência percebida maior (fo>fA)
- Afastamento → som mais grave → frequência percebida menor (fo<fA)
📌 No exato instante em que a ambulância passa por você, a frequência muda bruscamente de maior para menor.
📖 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
O enunciado descreve uma ambulância que se move em linha reta com velocidade constante. Isso significa que a frequência percebida pelo observador não oscila – ela aumenta quando a ambulância se aproxima, cai abruptamente no instante da passagem e depois diminui enquanto a ambulância se afasta.
📌 Resumo do comportamento esperado no gráfico:
- Frequência acima de fA antes da passagem 🚑🔊📈
- Queda abrupta no instante da passagem 📉
- Frequência abaixo de fA após a passagem 🚑🔊📉
✏️ Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
Agora, vamos transformar isso em um gráfico:
1️⃣ Antes da passagem: a ambulância está se aproximando, então o som parece mais agudo. Isso significa que a frequência percebida é maior que a original (fo>fA).
2️⃣ No instante exato da passagem: ocorre uma mudança brusca. Isso porque a ambulância, que antes estava indo em sua direção, agora está se afastando.
3️⃣ Depois da passagem: a ambulância está se afastando, então o som fica mais grave, e a frequência percebida fica menor que a original (fo<fA).
📌 O gráfico precisa ter uma frequência alta antes da passagem, uma queda abrupta no instante da passagem e uma frequência mais baixa depois da passagem.
✅ Esse comportamento aparece na alternativa D.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
Alternativa A ❌ Errada
Mostra uma oscilação na frequência. Mas no Efeito Doppler, a frequência muda de forma contínua, sem oscilações.
Alternativa B ❌ Errada
Mostra um pico de frequência que depois cai para fA, mas a frequência percebida antes e depois da passagem da ambulância não volta para fA imediatamente.
Alternativa C ❌ Errada
Aqui a frequência começa menor e depois aumenta, o que é o contrário do que acontece na realidade.
Alternativa D ✅ Correta
Antes da passagem: frequência maior que fA.
No momento da passagem: queda brusca.
Depois da passagem: frequência menor que fA.
📌 Esse é exatamente o comportamento do Efeito Doppler!
Alternativa E ❌ Errada
Mostra que a frequência percebida não muda, o que é falso, pois o Efeito Doppler altera a frequência percebida.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo da Resolução:
- Aproximação → som mais agudo → frequência percebida maior.
- Passagem → mudança brusca na frequência.
- Afastamento → som mais grave → frequência percebida menor.
💡
Sempre que uma fonte sonora está se movendo em relação a um observador, a frequência percebida muda! O som nunca é ouvido da mesma forma que foi emitido. 🚑🔊📉📈
