Uma pessoa num carro sopra um apito (soando a 440 Hz ). O carro está se movendo em direção a uma parede com
. Calcule: (a) a freqüência do som recebido na parede; (b) a freqüência do som, refletido pela parede, ao retornar à fonte.
Passo 1
Então, o que a gente tem aqui é um problema que envolve o Efeito Doppler, que é quando a frequência de uma onda muda porque a fonte ou o observador estão em movimento. No caso, uma pessoa está soprando um apito com frequência de 440 Hz dentro de um carro que está se movendo em direção a uma parede a 20 metros por segundo. Vamos precisar usar a fórmula do Efeito Doppler para calcular a frequência que a parede recebe e depois a frequência que volta para a pessoa depois de refletida.
Passo 2
Parte (a): Calcular a frequência do som recebido na parede.
A fórmula do Efeito Doppler quando a fonte está se movendo em direção a um observador estacionário (a parede, nesse caso) é:
Onde:
-
é a frequência percebida pela parede, -
é a frequência emitida (440 Hz), -
é a velocidade do som no ar (aproximadamente 340 m/s), -
é a velocidade da fonte (20 m/s).
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 3
Parte (b): Calcular a frequência do som, refletido pela parede, ao retornar à fonte.
Agora, a parede reflete o som de volta para a fonte em movimento. A frequência refletida pode ser calculada novamente usando a fórmula do Efeito Doppler, mas dessa vez a fonte (o carro) está se movendo em direção à parede (agora atuando como uma nova fonte).
A fórmula fica:
Substituindo os valores:
Resposta
(a) A frequência do som recebido na parede é aproximadamente 469 Hz;
(b) A frequência do som refletido que retorna à fonte é aproximadamente 495 Hz.
(b) A frequência do som refletido que retorna à fonte é aproximadamente 495 Hz.