11 - Uma ambulância emite o som de sua sirene com frequência f. Uma pessoa ouve a sirene no interior de seu carro. Considere as duas situações abaixo:

I) A ambulância se move com velocidade de 30   m / s de encontro ao carro, que está parado.

II) O carro se move com velocidade de 30   m / s de encontro à ambulância, que está parada.

Pode-se dizer sobre a frequência da onda sonora percebida pela pessoa no interior do carro:

  1. A frequência na situação I é maior do que na situação II.
  2. A frequência na situação II é maior do que na situação I.
  3. As frequências nas situações I e II são exatamente iguais, porém diferentes de f.
  4. As frequências nas situações I e II são exatamente iguais a f.
  5. É impossível afirmar sem se conhecer o valor de f.

Passo 1

Pois bem, temos aqui o seguinte problema: uma ambulância emitindo um som com uma frequência f e uma pessoa que está dentro de um carro como no desenho:

A diferença é que na situação 1, é a ambulância que está indo em direção ao carro parado, e na segunda situação é o inverso!

Ora, estamos lidando aqui com o Efeito Doppler, no qual a frequência observada pelo cara do carro é diferente da frequência omitida, já que ora o carro, ora a ambulância estão em movimento (observe que de fato as frentes de onda na frente são menores sugerindo uma frequência maior).

Passo 2

Sabemos que a frequência observada pode ser calculada pela fórmula...

f + ,   - = v o n d a ± v o b s v o n d a ∓ v f o n t e f 0

Onde

  • f 0 é a frequência original das ondas paradas.
  • f + ,   - é a frequência observada
  • v o n d a é a velocidade de viagem do ponto que produz som (aproximadamente 343   m / s no ar).
  • v f o n t e   é a velocidade da ambulância
  • v o b s a velocidade do observador.

O sinal + ou - depende do caso! Veja o esquema:

Então no caso 1 onde o carro está parado e a ambulância se aproxima, trata-se da primeira linha ali no esquema onde v 0 = v o b s = 0 :

f   - = v o n d a + v o b s v o n d a - v f o n t e f 0   →

Como o observador está parado e a fonte a 30   k m / h ou 8,33   m / s ...

f   - = 343 343 - 8,33 f 0   →

f - = 1,02489 f 0

Já no caso 2, temos a fonte parada e o observador indo até a fonte (também pode ser a linha 1 do esquema, mas com v f o n t e = 0 ):

f + = v o n d a + v o b s v o n d a - v f o n t e f 0   →

f + = 343 + 8,33 343 f 0

f + = 1,024 28 f 0

Agora vem a pergunta, qual dessas frequências é a maior? ORA, a frequência f - certo? Ou seja, a frequência observada pelo caso 1!

Resposta

Letra A.

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