Efeito Dopler
Um menino está sentado próximo à janela aberta de um trem que está se movendo a uma velocidade de para o leste. O tio do menino está de pé próximo aos trilhos e vê o trem se afastar. O apito da locomotiva emite som na frequência de . O ar está parado.
Velocidade do som: .
- Que frequência o tio ouve?
- Que frequência o menino ouve?
- Que frequência o menino ouve agora?
- Que frequência o som do apito do trem deveria ter para que o tio percebesse uma frequência aparente de ?
Suponha agora que um vento começa a soprar vindo do leste a .
Passo 1
a):
Esse é um caso simples de efeito Doppler, onde o tio é o observador e o trem é a fonte. O observador, o tio, está parado e a fonte em movimento, se afastando do observador. Então a forma da equação de Doppler fica:
Onde é a velocidade do som. Logo:
Passo 2
b):
O menino está parado em relação à fonte, e a fonte está parada em relação ao menino, já que os dois estão no mesmo trem. Logo, como não há movimento relativo, não faz sentido a gente pensar em efeito Doppler.
Então a frequência que o menino escuta é a mesma emitida pela fonte:
Passo 3
c):
O vento não muda o fato de que o menino continua parado em relação à fonte, assim como ela continua parada em relação ao menino. Logo, a frequência continua sendo .
Passo 4
d):
Opa, aqui sim a velocidade do vento vai ter importância. Bom, como o vento viaja na mesma direção que o som, a nova velocidade do som será:
A forma da equação de Doppler continua a mesma:
Só que o problema nos dá a frequência observada e pede que achemos a frequência emitida pela fonte! Logo, .:
Resposta
a):
b):
c):
d):
.