Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 67
A fonte sonora do sistema de sonar de um navio opera com uma frequência igual a 18,0 kHz. A velocidade do som na água (supostamente uniforme a 20 °C) é igual a 1.482 m/s. (a) Qual é o comprimento de onda das ondas emitidas pela fonte? (b) Qual é a diferença entre a frequência das ondas irradiadas diretamente e a frequência das ondas refletidas por uma baleia que se aproxima do navio em linha reta com velocidade de 4,95 m/s? O navio está em repouso na água.
Passo 1
Fala galera, bora lá!
(a) A equação do comprimento de onda é dada por:
Como a velocidade do som na água é 1482 m/s e a frequência do sonar é de 18 kHz, o comprimento de onda será .
Passo 2
(b) Utilizando o efeito Doppler, se o navio está em repouso, a frequência das ondas refletidas pela baleia podem ser encontradas pela equação:
Onde é a frequência refletida pela baleia, é a velocidade do som, é a velocidade da baleia e é a frequência emitida. Neste caso a baleia será a ouvinte.
Passo 3
Agora a frequência refletida pela baleia, ao atingir o navio terá frequência:
Neste caso a baleia será a fonte.
Passo 4
Então a diferença de frequências será:
Sabendo que a velocidade da baleia é , temos que a diferença de frequências será
Resposta
- O comprimento de onda feita pelo sonar será de
- A diferença de frequências será