Questão 19
Em uma aula de física para estudantes de graduação, o professor aborda o fenômeno do efeito Doppler, que descreve as variações de frequência percebidas devido ao movimento relativo entre a fonte sonora e o observador. Um trem se move em linha reta a uma velocidade constante em direção a um ponto onde um observador está parado. O trem emite um sinal sonoro de frequência
. A partir dessa situação hipotética, assinale a frequência percebida pelo observador, considerando que a velocidade do som no ar é
e a velocidade do trem é
.
A) Menor que
, quando o trem se aproxima e maior que
quando ele se afasta.
B) Igual a
devido à ausência de movimento relativo entre o trem e o observador.
C) Menor que
, pois a onda sonora se propaga na direção oposta ao movimento do trem.
D) Maior que
, pois o movimento do trem em direção ao observador comprime as ondas sonoras.
A) Menor que
B) Igual a
C) Menor que
D) Maior que
Passo 1
O enunciado trata do efeito Doppler sonoro: uma fonte (o trem) emite um som de frequência
enquanto se move a velocidade constante
em direção a um observador parado. Precisamos usar a fórmula do efeito Doppler para fonte em movimento relativa ao ar (ou seja, ao meio que propaga o som, que está em repouso para o observador).
Passo 2
Para uma fonte se aproximando de um observador fixo, a frequência percebida
\ segue
onde
é a velocidade do som no ar e
é a velocidade do trem (positiva quando se aproxima).
Passo 3
Como
, o denominador
fica menor que
, logo
e portanto
. Fisicamente isso significa que o movimento do trem comprime as frentes de onda, aumentando a frequência percebida.
Passo 4
A única alternativa que afirma “Maior que
, pois o movimento do trem em direção ao observador comprime as ondas sonoras” é a letra D.
Resposta
D) Maior que
, pois o movimento do trem em direção ao observador comprime as ondas sonoras.