Um submarino francês e um submarino americano se movem um em direção ao outro durante manobras em águas paradas do Atlântico Norte. O submarino francês se move a uma velocidade e o submarino americano a uma velocidade . O submarino francês envia um sinal de sonar (onda sonora na água) de . As ondas de sonar se propagam a . Para tal situação:
- Qual é a frequência (em ) do sinal detectado pelo submarino americano?
- Qual é a frequência (em Hz) do eco do submarino americano detectado pelo submarino francês?
- Qual é a frequência de batimento (em Hz) para o primeiro harmônico, se as frequências recebidas pelo submarino americano e o francês sofressem interferência mútua?
Dado: equação geral do efeito Doppler (na notação do livro do Halliday) .
Passo 1
Pelo efeito Doppler, temos:
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a frequência da onda refletida pelo submarino americano . Ela é igual à frequência da onda de sonar recebida pelo submarino americano. Para calcular a frequência recebida pelo submarino americano, consideramos o submarino francês como fonte e o submarino americano como observador.
Depois que o submarino americano reflete a onda de sonar, ele passa a ser a fonte do eco (onda refletida) e o submarino francês passa a ser o observador do eco. Logo, usamos a fórmula abaixo para descobrir a frequência do eco recebido pelo submarino francês.
Passo 3
A frequência de batimento é dada por: