5-Lista Efeito Doppler DUDU
1. (Acafe 2018) As ondas de ultrassom são muito utilizadas em um exame denominado ultrassonografia (USG). O exame é realizado passando-se um transdutor que emite uma onda de ultrassom, com frequências entre 1MHz e 10 MHz, numa velocidade das ondas de ultrassom nos tecidos humanos da ordem de 1.500 m s, que é refletida pelo órgão de acordo com sua densidade, sendo captado a onda refletida enviada ao computador que forma as imagens em função da densidade do órgão estudado. Com base no exposto a respeito do ultrassom, analise as proposições a seguir, marque com V as verdadeiras e com F as falsas e assinale a alternativa com a sequência correta.
( ) O comprimento de onda dessas ondas de ultrassom nesse exame varia de 1,5 mm a 0,15 mm.
( ) A realização do diagnóstico por imagem tem como base os fenômenos de reflexão e refração de ondas longitudinais.
( ) Também por ser uma onda pode-se usar o efeito Doppler para avaliar a velocidade do fluxo sanguíneo, por exemplo.
( ) O ultrassom é uma onda eletromagnética, por esse fato pode penetrar nos órgãos e tecidos.
( ) O exame é comum para acompanhar as gestações, pois não utiliza radiações ionizantes. a) F - F - F - V - V
b) V - F - V - F - F c) F - V - F - F - V d) V - V - V - F - V
2. (Ufsc 2018) Quando estamos apaixonados, muitas vezes fazemos coisas improváveis que não faríamos em outras situações, tudo para chamar a atenção ou fazer a felicidade da pessoa amada. A análise de algumas dessas situações serve para melhor compreender os fenômenos físicos relacionados a tais eventos, como na situação a seguir. Um ciclista apaixonado se aproxima com velocidade de 36,0 km h da casa de sua namorada, que o observa parada na janela. Ao avistar a moça, o ciclista dá um toque na buzina da bicicleta, emitindo um som de
600,0 Hz. Considere a velocidade do som no ar igual a 340m s. Com base no exposto acima, é correto afirmar que:
01) o som ouvido pelo ciclista possui frequência maior do que o som emitido pela buzina da bicicleta.
02) o som ouvido pela namorada do ciclista tem velocidade de 350,0 m s.
04) o som ouvido pela namorada do ciclista tem frequência aproximada de 618,0 Hz. 08) o som refletido pela casa tem frequência de 600,0 Hz.
16) o comprimento de onda do som ouvido pela namorada do ciclista é maior do que o comprimento de onda do som emitido pela buzina da bicicleta.
32) o som refletido pela casa, e em seguida ouvido pelo ciclista, tem frequência aproximada de 636,0 Hz.
3. (Ufms 2008) Um veículo A está ultrapassando um veículo B em uma estrada retilínea e horizontal. Os dois veículos estão com suas buzinas acionadas emitindo sons de mesma intensidade I . e frequência 0 f .0 A velocidade V ,A do veículo A, é ligeiramente maior que a velocidade V , do veículo B B, de maneira que os dois condutores ouvem o fenômeno de batimentos gerados pelas duas buzinas acionadas, veja a figura.
Conforme essas considerações, é CORRETO afirmar:
01) A frequência do som, ouvido pelo condutor de um dos veículos, é igual à frequência do som emitido pela buzina do outro veículo.
02) O efeito dos batimentos é causado pelo efeito Doppler.
04) A frequência dos batimentos ouvidos pelos dois condutores é igual.
08) Um observador, que está em repouso no centro da pista, ouve o som emitido pelas buzinas de cada veículo com frequências iguais.
16) O comprimento da onda sonora, emitida pela buzina do carro A, e formada na frente dele, é menor que o comprimento da onda sonora, emitida pela buzina do carro B, e formada na frente dele.
4. (Udesc 2017) Uma fonte emite ondas sonoras com frequência f ,0 quando em repouso em relação ao ar. Esta fonte move-se com velocidade constante V em direção a uma parede que reflete totalmente as ondas sonoras que nela incidem. Considerando-se que o ar esteja em repouso em relação ao solo, e que vS seja a velocidade do som no ar, assinale a alternativa que fornece a frequência recebida pela fonte.
a) 0 S S v V f v V b) S 0 S v V f v V c) S 0 S v V f v V d) S 0 S v V f v V e) 0 S V f v V
5. (Uepg 2016) Considere uma sirene fixa na parede de uma escola que é acionada a cada 50 minutos. O som produzido por ela tem frequência de 650 Hz. Em um dos intervalos, um aluno sai correndo da sala de aula pelos corredores, a uma velocidade de 2,6 m s no sentido da sirene, para chegar ao campo de futebol da escola.Dados: vsom 340 m s
Sobre o efeito Doppler-Fizeau, assinale o que for correto.
01) O aluno, quando sai da sala de aula correndo, ao se aproximar da sirene, perceberá a frequência do som com um valor igual a 650 Hz.
02) Em um dia muito frio, se o garoto fizer o mesmo trajeto correndo em direção ao campo de futebol, aproximando-se da sirene, a frequência do som percebida por ele será de 650 Hz. 04) Caso a sirene fosse móvel e se estivesse na mão de uma pessoa caminhando pelos
corredores da escola, a velocidade de propagação do som produzido (no meio) seria maior se a pessoa passasse a correr pelos corredores.
08) O efeito Doppler-Fizeau explica as variações que ocorrem na velocidade das ondas mecânicas com natureza transversal.
16) Caso o menino passe a correr como um atleta olímpico na direção da sirene, a uma velocidade de 10 m s, ele passará a ouvir um som mais agudo, com frequência de aproximadamente 669 Hz.
6. (Ufpa 2016) Um homem (observador) assiste sentado a uma corrida de fórmula 1,
localizado em uma arquibancada lateral à pista de corrida. O observador tem um aparelho que registra a frequência principal do motor dos carros tanto na aproximação quanto no
afastamento. Sabendo-se que a razão entre as frequências na aproximação e no afastamento é 3, pode-se afirmar, nesse caso, que a velocidade do carro de corrida (considerada
constante) é, em m s, igual a: Dado: a velocidade do som no ar é 340 m s. a) 170. b) 215. c) 290. d) 315. e) 415.
7. (Pucsp 2016) Uma jovem de 60 kg realiza seu primeiro salto de paraquedas a partir de um helicóptero que permanece estacionário. Desde o instante do salto até o momento em que ela aciona a abertura do paraquedas, passam-se 12s e durante todo esse tempo em que a jovem cai em queda livre, ela emite um grito de desespero cuja frequência é de 230 Hz.
Considerando a velocidade do som igual a 340 m / s e o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m / s , determine a frequência aparente aproximada desse grito, emitido no instante 2 12s, quando percebida pelo instrutor de salto situado no helicóptero. Despreze a resistência do ar até a abertura do paraquedas.
8.(Udesc 2009) Em 1997, durante o exercício militar Mistral I, os aviões Mirage III-E da Força Aérea Brasileira conseguiram ótimos resultados contra os aviões Mirage 2000-C franceses, usando a manobra "Doppler-notch". Esta manobra é utilizada para impedir a detecção de aviões por radares que usam o efeito Doppler (radares Pulso-Doppler). Ela consiste em mover o avião alvo a 90° do feixe eletromagnético emitido por este tipo de radar, conforme ilustrado no esquema a seguir.
Quando o avião B se move a 90° do feixe eletromagnético, o radar Pulso-Doppler do avião A não consegue determinar a diferença de frequência entre o feixe emitido e o feixe refletido porque:
a) há movimento do avião B na direção do feixe. b) não há movimento do avião B na direção do feixe. c) a velocidade do avião B aumenta bruscamente. d) a velocidade do avião B diminui bruscamente. e) não há feixe refletido no avião B.
9. (Ufsc 2015) Pedro, que é muito interessado em Física, está sentado em um banco às margens da Avenida Beira-Mar Norte, em Florianópolis. Ele observa diversos eventos e faz as seguintes anotações:
I. A frequência do som da sirene de um carro de polícia que se aproxima é diferente da frequência do som da sirene quando o carro está parado.
II. A frequência do som da buzina de um carro que se afasta, cujo motorista resolve fazer um buzinaço (ato de apertar continuamente a buzina), é diferente da frequência do som da buzina quando o carro está parado.
III. A frequência da sirene de um carro de bombeiros parado não sofre alterações.
IV. A frequência da sirene de um carro de bombeiros parado não sofre alterações, nem mesmo quando o vento sopra.
De acordo com o exposto acima, é CORRETO afirmar que:
01) a anotação I está correta porque, quando o carro de polícia se aproxima, o comprimento de onda do som da sirene é aparentemente encurtado e a frequência percebida é maior. 02) a anotação II está correta porque, quando o carro se afasta, o comprimento de onda do
som da buzina não se altera, apenas diminui o número de frentes de onda que passam por Pedro.
04) a anotação III está incorreta porque a velocidade relativa entre o carro de bombeiros e Pedro não é zero.
08) a anotação IV está correta porque o vento em movimento altera apenas a velocidade da onda, mas não altera a frequência do som da sirene do carro de bombeiros em repouso. 16) a anotação II está correta porque, quando o carro se afasta, o buzinaço provoca ondas de
choque que alteram a frequência do som da buzina.
10. (Esc. Naval 2013) Uma fonte sonora, emitindo um ruído de frequência f450Hz, move-se em um circulo de raio igual a 50,0 cm, com uma velocidade angular de 20,0 rad s. Considere o módulo da velocidade do som igual a 340 m s em relação ao ar parado. A razão entre a menor e a maior frequência (fmenor / fmaior) percebida por um ouvinte posicionado a uma grande distância e, em repouso, em relação ao centro do circulo, é
Gabarito:
Resposta da questão 1:[D]
[V] O comprimento de onda é dado pela razão entre a velocidade de propagação da onda e a frequência da mesma, portanto temos:
v f λ
Para a menor frequência:
3 1 1 6 1 1 v 1500 m s 1,5 10 m 1,5 mm f 10 Hz λ λ λ
Para a maior frequência:
3 2 1 6 1 2 v 1500 m s 0,15 10 m 0,15 mm f 10 10 Hz λ λ λ
[V] O ultrassom é uma onda longitudinal e os fenômenos do exame são baseados em refração e reflexão das ondas com a formação de imagem através das ondas refletidas pelos órgãos internos com o auxílio da computação.
[V] Usando-se o efeito Doppler pode-se também registrar a velocidade do fluxo sanguíneo nas artérias identificando doenças relacionadas a depósito de gordura ou cálcio acumulado nas artérias, devido ao efeito Venturi, pois o fluxo quando passa por uma restrição aumenta sua velocidade. Atualmente, existem exames como a tomografia de contraste que realiza essa tarefa de maneira bastante eficaz. [F] O ultrassom não é uma onda eletromagnética, mas uma onda mecânica longitudinal.
[V] O ultrassom não representa perigo, pois não utiliza radiação ionizante como o raio X e tomografia. Resposta da questão 2: 04 + 32 = 36.
[01] Incorreta. O som ouvido pelo ciclista possui frequência igual à do som emitido pela buzina da bicicleta, pois não há movimento relativo entre eles.
[02] Incorreta. O som ouvido pela namorada do ciclista tem velocidade de 340,0 m s. [04] Correta. Usando a expressão do efeito Doppler:
som bic ap fonte ap som v v 340 10 f f 600 f 618Hz. v 340
[08] Incorreta. O som refletido pela casa tem frequência igual à do som recebido, aproximadamente, 618Hz.
[16] Incorreta. Se a frequência é maior, o comprimento de onda é menor. [32] Correta. som ap refl ap som bic v 340 f f 618 f 636Hz. v v 340 10 Resposta da questão 3: 02 + 16 = 18.
O efeito dos batimentos é uma consequência do efeito Doppler, ou seja, da alteração entre a frequência recebida e a frequência emitida devida a velocidade relativa dos veículos.
As ondas sonoras se comprimem a frente do veículo e se distendem atrás dele. Resposta da questão 4:[A]
O efeito Doppler relaciona a frequência aparente de uma onda sonora quando a fonte está em movimento em relação ao observador. Para fontes sonoras que se aproximam de um obstáculo a frequência aparente aumenta e ao se afastar a fonte sonora provoca uma redução da frequência. Assim, como a fonte percebe a própria reflexão da sua onda sonora, teremos que a velocidade do observador v0 e a velocidade da fonte vF são iguais a v na expressão do efeito Doppler, assim:
S 0 S v V f ' f v V
para fonte se aproximando de obstáculo e
S 0 S v V f ' f v V
para fonte se afastando do obstáculo.
Para o caso apresentado, a alternativa correta é a da letra [A]. Resposta da questão 5:16.
[01] Falso. Aplicando a fórmula do efeito Doppler para a situação descrita, temos:
som ob ap 0 ap som v v 340 2,6 f f 650 f 655 Hz v 340
[02] Falso. Análogo ao item acima.
[04] Falso. O que mudaria neste caso seria a frequência aparente, não a velocidade de propagação do som.
[08] Falso. O efeito Doppler-Fizeau explica as variações nas ondas de natureza longitudinal. [16] Verdadeiro. Aplicando novamente a fórmula do efeito Doppler, temos:
ap ap 340 10 f 650 f 669 Hz 340
Resposta da questão 6:[A]
Seja f0 a frequência emitida pelo motor e f1 e f2 as frequências detectadas pelo observador, que está em repouso, na aproximação e no afastamento, respectivamente. De acordo com o enunciado,
1 2
f 3 f .
Assim, sendo v340 m s a velocidade do som no ar e vc a velocidade do carro, aplicando a expressão do efeito Doppler às duas situações, vem:
1 0 c 1 c 2 c c c 2 c 2 c 2 0 c v f f v v f v v 3 f 340 v 4v 680 v 170 m s. v f v v f 340 v f f v v Resposta da questão 7:[C]
Para calcular a frequência aparente f observada pelo instrutor no helicóptero, devemos primeiro obter a velocidade da fonte sonora v aos 12 s utilizando o movimento de queda livre, sem atrito.
2 0
vv gt v 0 10 m / s 12 s v 120 m / s
A frequência aparente da fonte sonora se afastando do observador é dada por: som F som v f f v v
Substituindo os valores referentes à frequência da fonte, velocidade do som e velocidade da fonte: 340 m / s f 230 Hz f 170 Hz 340 m / s 120 m / s Resposta da questão 8: [B]
Se o avião B estiver numa direção perpendicular ao feixe, o avião não apresentará velocidade em relação ao feixe e desta forma não haverá, por efeito Doppler, variação na frequência do feixe refletido em relação ao feixe emitido.
Resposta da questão 9: 01 + 08 = 09.
[01] (Verdadeira) Este é chamado de efeito Doppler, pois sentimos mudanças aparentes nas frequências de buzinas de móveis se aproximando e se afastando.
[02] (Falsa) A frequência não muda na realidade, o que muda é a nossa percepção dela. [04] (Falsa) A afirmação [III] está correta, pois a frequência da fonte nunca é alterada. [08] (Verdadeira) A frequência da fonte é sempre a mesma.
[16] (Falsa) O afastamento da fonte provoca uma deformação na onda produzida, aumentando seu comprimento de onda e diminuindo sua frequência aparente, mas a frequência da fonte permanece a mesma.
Resposta da questão 10: [A]
Como a distância entre o observador e a fonte sonora é muito maior que o raio de curvatura descrito pela fonte, considera-se que o movimento se dá na reta que une observador e centro da curva, sendo unidimensional.
Velocidade linear da fonte (v) em MCU:
rad m
v R 20 0,5m 10
s s
ω
Cálculo das frequências aparentes (f ') :
som menor som fonte v 340 f ' f 450 v v 340 10 (1) som maior som fonte v 340 f ' f 450 v v 340 10 (2)
A razão será (1) dividido por (2):
menor maior
f ' 33
