Efeito Doppler

EXERCÍCIOS:  EFEITO DOPPLER

1)         Um automóvel com velocidade constante de 108 km/h passa buzinando por um pedestre parado. A frequencia do som emitido pela buzina é 500 Hz. Saben- do-se que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, determine a frequencia do som que o pedestre ouvirá ao ser ultrapassado pelo veículo. [Resposta: 460Hz]

2)         Uma ambulância com a sirene ligada, emite um som de frequencia 520Hz. Admitindo-se que a velocidade do som no ar é de 340m/s e que a ambulância possui velocidade constante de 80m/s, determine a frequencia percebida por um observador parado na calçada quando a ambulância:

a) se aproxima do observador; [Resposta: 681Hz]

b) se afasta do observador. [Resposta: 421Hz]

3)         Um ciclista com velocidade de 5m/s ouve o som de frequencia 1kHz, emitido por uma ambulância que se aproxima com velocidade de 30m/s. Sabendo-se que as velocidades são medidas com relação ao solo e que a velocidade do som no ar é 340m/s, determine a frequencia ouvida pelo ciclista. [Resposta: 1112,9Hz]

Obs: O ciclista e a ambulância movem-se em sentidos opostos.

4)         Uma fonte em repouso emite um som de frequencia 2000Hz que se propaga com velocidade de 300m/s. Determine a velocidade com que um observador deve se aproximar dessa fonte para perceber um som com frequencia de 4000Hz. [Resposta: 300m/s]

5)         Imagine que um trem-bala passa apitando pela plataforma de uma estação. Uma pessoa, nessa plataforma, ouve o apito do trem aproximando-se com frequencia de 450Hz. Após a passagem do trem, a frequencia do apito parece cair para 300hertz. Qual a velocidade do trem-bala (em m/s)? Considere a velocidade do som igual a 340m/s. [Resposta: 68 m/s]

6)         Um avião emite um som de frequencia de 600Hz e percorre uma trajetória retilínea com velocidade de V_a=300m/s. O ar apresenta-se imóvel. A velocidade de propagação do som é v=330m/s. Determine a frequencia do som recebido por um observador estacionário junto à trajetória do avião:

a) enquanto o avião se aproxima do observador; [Resposta: 6600Hz]

b) quando o avião se afasta do observador. [Resposta: 314,3Hz]

7) (UnB — DF) Uma corda esticada vibra em sua freqüência fundamental de 440 Hz. Considerando que os dois pontos fixos da corda tenham L = 0,75 m e que a velocidade do som no ar é de 340 m/s. Julgue os itens a seguir.

1.(C)(E) A onda estacionária na corda tem comprimento de onda 2L = 1,50 m.

2.(C)(E) Qualquer onda que se propaga na corda, ao refletir nos pontos fixos nos extremos da corda, inverte de fase.

3.(C)(E) O som, no ar, provocado pela vibração da corda tem comprimento de onda igual a 0,75 m.

4.(C)(E) A velocidade de propagação de qualquer onda na corda é igual a 340 m/s.

5.(C)(E) Dobrando a tensão na corda, a freqüência fundamental passa a ser 880 Hz.

8) (UnB — DF) Um barco de pesca está ancorado no meio de um lago, conforme ilustra a figura abaixo. No momento da ancoragem, o capitão observou que a âncora desceu exatamente 14,5 m abaixo do nível do sonar até o fundo do lago e, querendo verificar sua aparelhagem de bordo, repetiu a medida com o uso do sonar, constatando que os pulsos gastavam 20,0 ms (milissegundos) no trajeto de ida e volta. Considerando que o sonar emite pulsos de onda de som com freqüência igual a 100 kHz, julgue os itens a seguir.

1.(C)(E) Se a água do lago for razoavelmente homogênea, o módulo da velocidade da onda sonora será constante e superior a 1200 m/s.

2.(C)(E) O comprimento de onda dos pulsos do sonar é igual a 14,5 mm.

3.(C)(E) Para percorrer 29 m no ar, a onda de som emitida pelo sonar levaria 20 ms (milissegundos).

4.(C)(E) O som só transita na água por ser uma onda do tipo transversal.

5.(C)(E) As ondas sonoras propagando-se na água têm velocidade de propagação menor que se propagando no ar.

9) Dois pulsos, A e B, são produzidos em uma corda esticada, que tem uma extremidade fixada numa parede, conforme mostra a figura a seguir. Quando os dois pulsos se superpuserem, após o pulso B ter sofrido reflexão na parede, ocorrerá interferência:

1.(C)(E) destrutiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas características originais.

2.(C)(E) construtiva e, em seguida, os dois pulsos seguirão juntos no sentido do pulso de maior energia.

3.(C)(E) construtiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas características originais.

4.(C)(E) destrutiva e, em seguida, os pulsos deixarão de existir, devido à absorção d energia durante a interação.

5.(C)(E) destrutiva e, em seguida, os dois pulsos seguirão juntos no sentido do impulso de maior energia.

10) (UnB- modificada) Com base nos conceitos fundamentais de ondulatório, julgue a veracidade das afirmações seguintes:

1.(C)(E) A freqüência de uma onda é igual à freqüência da fonte que a emitiu, independentemente do meio de propagação. 

2.(C)(E) As ondas de rádio são ondas longitudinais, porque a vibração do campo eletromagnético ocorre perpendicularmente à direção de propagação da onda.

3.(C)(E) O comprimento de onda para uma onda de ultra – som no ar, com frequencia de 23 kHz em condições normais de pressão e temperatura, é menor que dois centímetros. Considere a velocidade de propagação do som no ar trezentos e quarenta metros por segundos.

4.(C)(E) Uma estação de rádio é captada quando a indicação do dial é 10 MHz. O comprimento de onda da onda transmitida por essa estação é de três metros. Considere a velocidade de propagação da luz no ar de 3 . 10⁸ m/s.

11) (PAS - UnB - DF) A mortalidade infantil pode ser reduzida por meio do acompanhamento da saúde da mulher e do feto durante o período pré-natal. Para isso, realizam-se exames clínicos, bioquímicos e outros, entre os quais a ultra-sonografia. Essa técnica baseia-se na reflexão do ultra-som e, por vezes, no efeito Doppler. Com relação a esse assunto, julgue o item INCORRETO abaixo.

a) Os princípios físicos que regem o fenômeno da propagação de ondas de ultra-som são diferentes daqueles que regem a propagação de ondas sonoras audíveis.

b) O fenômeno de reflexão de ondas sonoras de alta freqüência tem aplicações diversas como, por exemplo, o diagnóstico por ultra-som.

c) Reflexão, refração, difração e interferência são fenômenos que podem ser apresentados por ondas de ultra-som.

d) Sabendo que existem métodos de diagnose médica que utilizam o efeito Doppler com ondas ultra-sônicas, é correto concluir que esses métodos devem basear-se em movimentos que ocorrem dentro do corpo.

e) Na utilização do efeito Doppler para a medida da velocidade de veículos, o automóvel atua como um receptor e quando as ondas forem refletidas de volta para o radar, atua como uma fonte móvel.

12) Considere as afirmações a seguir.

I. O eco é um fenômeno causado pela reflexão do som num anteparo.

II. O som grave é um som de baixa freqüência.

III. Timbre é a qualidade que permite distinguir dois sons de mesma altura e intensidade emitidos por fontes diferentes. São corretas as afirmações.

a) todas corretas.  b) I e II, apenas.  c) I e III, apenas.  d) II e III, apenas.  e) I, apenas.

13) Um tubo sonoro aberto apresenta 125 cm de comprimento e as ondas sonoras propagam-se no ar do seu interior com velocidade igual a 340 m/s. Determine:

a) O comprimento de onda da onda;           b) A freqüência do som fundamental emitido.

14) Uma corda feita de um material cuja densidade linear é 20 g/m está sob tensão provocada por uma força de 1800 N. Os suportes fixos distam de 90 cm. Faz-se vibrar a corda transversalmente e esta produz ondas estacionárias, representadas na figura a seguir. A freqüência das ondas componentes, cuja superposição causa esta vibração, é: