Ano 2019#efeito-doppler#cinematica#acustica#gravitacao

Sobre o tema

O efeito Doppler é um fenômeno ondulatório que descreve a mudança na frequência percebida de uma onda quando há movimento relativo entre a fonte e o observador. Em questões de física, especialmente combinadas com cinemática, é comum analisar situações em que a fonte sonora se move em trajetórias retilíneas, como no lançamento vertical. Neste problema do IME, uma fonte sonora é arremessada verticalmente para cima com velocidade inicial elevada. O observador está no ponto de lançamento. Para determinar a frequência ouvida após 10 segundos, é necessário considerar que o som leva um tempo para percorrer a distância entre a fonte e o observador. Assim, o som percebido no instante t=10 s foi emitido em um instante anterior, quando a fonte ainda subia. Isso resulta em uma frequência percebida menor que a frequência própria da fonte, pois a fonte se afasta do observador durante a emissão.

Tópicos relacionados

  • Efeito Doppler em fontes móveis
  • Lançamento vertical com gravidade constante
  • Propagação do som e atraso temporal
  • Velocidade relativa entre fonte e observador
  • Equações horárias do movimento uniformemente variado

Enunciado

Uma fonte sonora de frequencia f_0 e arremessada verticalmente para cima, com velocidade inicial v_0 = 98 m/s, de um ponto da superfície terrestre no qual a aceleracao da gravidade e g = 9,8 m/s^2. Despreze a resistencia do ar e a variacao da aceleracao da gravidade com a altitude. A frequencia f percebida 10 segundos mais tarde por um observador estatico situado no local do arremesso e tal que:

Alternativas

  • A)

    0 < f < f_0

  • B)

    f = f_0

  • C)

    f_0 < f < 2*f_0

  • D)

    f = 2*f_0

  • E)

    f > 2*f_0

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Perguntas frequentes

O que é o efeito Doppler?

É a mudança na frequência de uma onda percebida por um observador quando há movimento relativo entre a fonte e o observador. Se a fonte se aproxima, a frequência aumenta; se se afasta, diminui.

Como calcular a altura máxima em um lançamento vertical?

Usando a equação de Torricelli: v² = v0² - 2gΔh. No ponto mais alto, v=0, então h_max = v0²/(2g).

Por que a frequência percebida pode ser menor que a emitida mesmo quando a fonte está momentaneamente parada?

Porque o som ouvido em um instante foi emitido em um instante anterior, quando a fonte ainda estava em movimento. A propagação sonora introduz um atraso temporal, e o som que chega ao observador foi emitido com a fonte se movendo.

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