Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 76
Uma sirene de polícia com frequência está fixa em uma plataforma de vibração. A plataforma e a sirene oscilam para cima e para baixo com movimento harmônico simples e amplitude e frequência . a) Calcule a frequência máxima e a frequência mínima do som que você ouve em um ponto diretamente acima da sirene. b) Em que ponto do movimento da plataforma a frequência máxima é ouvida? E a frequência mínima? Explique.
Passo 1
a) A plataforma sobe e desce enquanto a sirene emite ondas sonoras, o que significa que vai ocorrer efeito Doppler se estivermos em um ponto acima da plataforma. As frequências máxima e mínima que o enunciado pede para calcular, depende das velocidades máxima e mínima da plataforma, então o valor máximo, que depende da amplitude do movimento, será:
E pela relação entre as frequências:
A velocidade então oscila entre e e esses serão os valores extremos.
A frequência da plataforma é a mesma frequência da sirene já que os dois estão acoplados:
Passo 2
Usando a equação do efeito Doppler para a frequência ouvida no ponto acima da plataforma:
Como o ponto onde estamos está parado , e dependendo do movimento da plataforma, se ela está descendo vai ser negativo, porque se afasta do ouvinte e se estiver subindo, será positivo porque se aproxima:
Passo 3
b) A posição da plataforma em que a frequência é máxima vai ser a mesma posição que a frequência mínima, que será o ponto de equilíbrio do movimento, porque ali a energia cinética será a maior possível. A única diferença entre os dois casos é, no caso da frequência máxima a plataforma estará subindo passando pelo ponto de equilíbrio, e no caso da mínima ela estará descendo passando por esse ponto também.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)