Young & Freedman, Fisica 2 – Termodinâmica e ondas, 12ª edição, Capítulo 16, Exercícios, Questão 44
(Cap.16.Exercícios – Ex. 44) Um trem se desloca com velocidade de com o ar calmo. A frequência da nota emitida pelo apito da locomotiva é igual a . Qual é o comprimento de onda das ondas sonoras: a) na parte frontal da locomotiva? b) atrás da locomotiva? Qual é a frequência do som que um ouvinte em repouso escuta quando ele está: c) na frente da locomotiva? d) atrás da locomotiva?
Passo 1
Oiii gente, tudo bem? Espero que sim.
Vamos dar início a nossa resolução…
Bom, nossa questão é sobre um trem em movimento. Essa locomotiva possui um apito cuja a frequência do som que saí do apito é igual a . Dessa forma, deseja-se saber o comprimento de onda e a frequência relativa dessas ondas sonoras em diferentes lugares.
Passo 2
Botando a mão na massa…
a) Na frente da locomotiva significa que a direção do movimento é da fonte para o ouvinte, é o contrário da convenção do livro, então o sinal da velocidade do trem nesse caso é negativo.
Usando a equação do efeito Doppler:
Podemos calcular a frequência da onda, como a velocidade do ouvinte é zero porque estamos calculando a frequência do som em um ponto na frente do trem, substituindo os valores:
Passo 3
E agora como já sabemos a frequência, usamos a equação de velocidade da onda para podermos encontrar o comprimento dela:
Passo 4
b) Para calcularmos atrás da locomotiva, basta invertermos o sinal da velocidade do trem na equação do efeito Doppler, porque a direção do movimento é do ouvinte para a fonte (porque o trem se afasta do ponto que está atrás dele).
Fica o seguinte:
Passo 5
E agora que temos a frequência, só usar ela de novamente na equação da velocidade da onda para achar o comprimento:
Passo 6
As letras c) e d) já foram respondidas porque calculamos primeiro as frequências para depois calcular os comprimentos.
Tudo tranquilo? Vamos fazer outras questões semelhantes!
Bons Estudos!