Questão 1, UFF, P1-2016.1
- A frequência fundamental de um tubo de órgão aberto nas duas extremidades é Quando o ar no tubo é substituído por gás Hélio, e uma das extremidades é fechada, a frequência fundamental aumenta para
- Determine a razão entre a velocidade do som no Hélio e a velocidade do som no ar.
- Um policial em um carro estacionado na margem de uma rodovia mede a velocidade dos carros que passam. A medida é feita através de um dispositivo que emite sons com frequência de ( ultrassom). Um carro se aproxima com velocidade de . A onda emitida pelo instrumento é refletida sobre o carro e retorna, produzindo batimento. Determine:
- A frequência detectada pelo carro.
- A frequência de retorno detectada pelo policial..
- A frequência de batimento.
- Determine a razão entre a velocidade do som no Hélio e a velocidade do som no ar.
- Um policial em um carro estacionado na margem de uma rodovia mede a velocidade dos carros que passam. A medida é feita através de um dispositivo que emite sons com frequência de ( ultrassom). Um carro se aproxima com velocidade de . A onda emitida pelo instrumento é refletida sobre o carro e retorna, produzindo batimento. Determine:
Dados:
Passo 1
a)
Bom, a frequência inicial é a frequência natural para um tubo aberto com ar:
Já a segunda frequência é a frequência natural de um tubo fechado com gás Hélio:
Assim, a razão entre as frequências será:
Passo 2
b)
Agora estamos lidando com um caso de efeito Doppler.
Na primeira situação, queremos saber a frequência detectada pelo carro. Basta a gente aplicar o efeito Doppler para o caso em que o observador está se deslocando e a fonte está parada:
O sinal de mais vêm do fato de que o carro está se aproximando. Assim, a frequência observada será:
Passo 3
c)
Nesse caso, estamos lidando com o efeito Doppler com reflexão. Como faremos? Bom, consideraremos a frequência calculada antes como a frequência de uma nova fonte sonora( o carro que se desloca).
Assim:
Nesse caso, a fonte que está se deslocando na direção de um observador parado. Assim:
E essa é a frequência detectada pelo policial.
Passo 4
d)
O batimento vai ser a diferença entre a frequência detectada na volta e a frequência emitida:
Resposta
a)
b)
c)
d)