Uma ambulância em alta velocidade com a sirene ligada desloca-se em direção a um radar operado por uma pessoa. O radar emite ondas de rádio com frequência $f_0$ que são refletidas pela dianteira da ambulância, retornando para o detector com frequência $f_r$. A percepção do operador do radar, em relação ao som emitido pela sirene, é de que este se altera à medida que a ambulância se aproxima ou se afasta.
Durante a aproximação, como o operador percebe o som da sirene e qual é a relação entre as frequências $f_r$ e $f_0$ medidas pelo radar?
a) Mais grave do que o som emitido e fᵣ menor que f₀.
b) Mais agudo do que o som emitido e fᵣ menor que f₀.
c) Mais agudo do que o som emitido e fᵣ = f₀.
d) Mais agudo do que o som emitido e fᵣ maior que f₀.
e) Mais grave do que o som emitido e fᵣ maior que f₀.
Neste vídeo, resolvemos passo a passo a questão 117 de FÍSICA (Caderno Amarelo) do ENEM 2024, sobre Efeito Doppler.
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00:00Olá pessoal, sejam bem-vindos ao vídeo. Neste vídeo irei resolver a questão 117 do Caderno Amarelo do Enem 2024.
00:11Então vamos lá para a questão.
00:17A questão diz o seguinte.
00:20Uma ambulância em alta velocidade com a sirene ligada desloca-se em direção a um radar operado por uma pessoa.
00:32O radar emite ondas de rádio com frequência F, que são refletidas pela dianteira da ambulância, retornando para o detector com frequência FR.
00:46A percepção do operador do radar em relação ao som emitido pela sirene é de que este se altera à medida que a ambulância se aproxima ou se afasta.
01:02Durante a aproximação, como o operador percebe o som da sirene e qual a relação entre as frequências FR e F0, medida pelo radar.
01:14O F0 aqui é a frequência emitida pela fonte, no caso a fonte é o radar, né?
01:22E o FR seria a frequência recebida pelo radar, ou seja, refletida lá na ambulância e recebida de volta no radar.
01:32Aí ele fala o seguinte, qual a relação, né?
01:34Letra A, mais grave do que o som emitido, ou seja, FR é menor que F0, mais agudo que o som emitido, e aí diz que é igual.
01:53Mais agudo que o som emitido, diz que FR é maior que F0, mais grave do que o som emitido, e FR maior do que F0.
02:05Bem, para analisar essa questão, vamos fazer o seguinte.
02:10A gente vai partir dessa fórmula aqui, né?
02:14Aqui tem uma imagem, fica mais claro da gente ver.
02:17A velocidade, ela está associada com essa equação, onde a velocidade é igual ao comprimento de onda, vezes uma frequência.
02:27A partir dessa relação aqui, de velocidade igual ao comprimento de onda, vezes a frequência,
02:32a gente consegue já decifrar a questão, sem precisar fazer cálculos, né?
02:37Diretamente.
02:38Aqui tem uma imagem que ela mostra que a relação da frequência aqui é com relação ao afastamento e aproximação.
02:51Se eu tenho uma pessoa e a ambulância aqui está se aproximando da pessoa,
02:57eu vou ter que o comprimento de onda vai ser menor e a frequência vai ser maior, né?
03:06Ou seja, porque a ambulância está se aproximando.
03:09Se a ambulância está se aproximando, significa o quê?
03:13Que o comprimento de onda foi encurtado, né?
03:15Como se fosse a comprimento de onda, como se fosse a distância da onda.
03:18Então, e à medida que vai se afastando, o comprimento de onda vai ficando maior.
03:23Ou seja, a frequência, se o comprimento de onda está maior, para compensar, a frequência tem que estar mais baixa.
03:31E aqui o comprimento de onda fica menor, para compensar, a frequência tem que subir.
03:36Eu vou mostrar aqui, né?
03:38Aqui está a fórmula, ou seja, se F...
03:42F fica maior...
03:46Para compensar, o comprimento de onda tem que ser menor, já que a velocidade da ambulância aqui deve ser a mesma, né?
03:59Ou seja, tem que manter constante.
04:01Então, mas o nosso problema em si fala do que a fonte, que no caso é uma pessoa com radar,
04:10está sendo emitido, a frequência de fonte está batendo na ambulância aqui, refletindo e voltando, né?
04:15Então, é uma situação que a ambulância está se aproximando.
04:19Nesse caso aqui, significa o quê?
04:21A gente já consegue tirar que, se a ambulância está se aproximando, significa que os comprimentos de onda vão ser menores, né?
04:29Já que, na aproximação, o comprimento de onda, ele vai meio que ficar achatado, né?
04:38Enquanto no afastamento, o comprimento de onda, ele vai ser meio esticado, né?
04:46Porque você pode analisar acontecendo uma onda, se eu estou andando em direção à onda, estou meio que achatando esses picos da onda, né?
04:55Então, se eu vou me afastando, eu vou meio que alongando esses picos aqui, onde fica a onda.
05:06Então, meio que o comprimento de onda fica maior, enquanto quando eu tenho uma aproximação, o comprimento de onda fica menor.
05:11Então, deste modo, a gente já consegue tirar o seguinte, ou seja, que a frequência que reflete, se a ambulância estivesse parada,
05:24o radar seria emitido uma frequência nessa direção aqui, e refletia e voltava com a mesma frequência.
05:33Mas, como a âmbula está andando, significa o quê?
05:37Que ela vai achatar esses comprimentos de onda que estão aqui, né?
05:40Ou seja, a onda vai ficar menor.
05:42Se a onda vai ficar menor, o que vai acontecer com a frequência refletida?
05:46Logo, a frequência refletida tem que ser maior do que a frequência emitida, né?
05:55Por quê?
05:55Porque o comprimento de onda, eu encurtei o comprimento de onda, né?
06:02Ou seja, a λ ficou menor.
06:04Deste modo, eu tenho que a frequência tem que ser maior do que a frequência emitida.
06:12Assim, voltando lá, a gente tem que a alternativa correta é a alternativa D, ou seja, fica mais agudo do que o som emitido.
06:25E FR é maior do que F0, né?
06:32Ou seja, por quê?
06:33Porque a gente viu que aqui a gente teve, a frequência ficou maior porque está em uma aproximação.
06:44Ou seja, o comprimento da onda ficou menor em uma aproximação.
06:47Se o comprimento da onda fica menor, a frequência, para compensar, tem que ser maior.
06:53Já que a velocidade, ela está, vamos dizer assim, a ambulância não está mudando a velocidade, está sendo a mesma, né?
07:00Se tivesse parado, aí não mudaria o comprimento da onda, também não mudaria a frequência.
07:06Mas como a ambulância está se aproximando, automaticamente, está em uma certa velocidade,
07:13em uma aproximação, significa que o comprimento da onda fica menor.
07:18Se o comprimento da onda fica menor, a frequência tem que subir.
07:21Se fosse um afastamento, se a ambulância estivesse indo em outra direção, ou seja, teria, em um afastamento, o comprimento de onda ficaria maior.
07:32Se ficaria maior, a frequência diminuiria.
07:35Nesse caso aqui, como é uma aproximação, o comprimento de onda ficou menor, a frequência, automaticamente, tem que ser maior do que a frequência emitida.
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