Exercícios de Efeito Doppler - Lista de Exercícios Resolvida
Questão 1
Um apito de se move em uma circunferência com de raio com uma velocidade angular de . Quais são as frequências (a) mais baixa e (b) mais alta escutadas por um ouvinte distante, em repouso em relação ao centro da circunferência?
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Um morcego está voando em uma caverna, orientando-se através de pulsos ultrassônicos. A frequência do som emitido pelo morcego é . O morcego aproxima-se de uma parede plana da caverna com uma velocidade igual a vezes a velocidade do som no ar. Qual é a frequência com que o morcego ouve o som refletido pela parede da caverna?
Dado:
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Uma fonte sonora e uma superfície refletora se movem uma em direção à outra. Em relação ao ar, a velocidade da fonte é , a velocidade da superfície é e a velocidade do som . Aa fonte emite ondas com uma frequência de no referencial da fonte. No referencial do refletor, quais são (a) a frequência e (b) o comprimento de onda das ondas sonoras? No referencial da fonte, quais são (c) a frequência e (d) o comprimento de onda das ondas sonoras refletidas de volta para a fonte?
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Uma fonte sonora em repouso faz-se ouvir por dois observadores, e , também em repouso. A partir de um certo momento, esta fonte começa a se mover com velocidade constante. A figura abaixo mostra e e as frentes de ondas produzidas por em repouso, à esquerda, e em movimento, à direita. Sobre a segunda situação, assinale a alternativa CORRETA:
- A fonte F se move pra esquerda.
- O período de onda parece maior para
- e observam o mesmo comprimento de onda.
- A velocidade de propagação das ondas depende da direção de observação.
- observará um comprimento de onda maior que
Questão 5
Dois trens viajam um em direção ao outro a em relação ao solo. Um dos trens faz soar um apito de . (a) Que frequência é ouvida no outro trem se o ar está parado? (b) Que frequência é ouvida no outro trem se o vento está soprando a no sentido contrário ao do trem que apitou? (c) Que frequência é ouvida se o sentido do vento se inverte?
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Um submarino (sub A), navegando a uma velocidade , envia um sinal de sonar (onda sonora na água) com frequência . O sinal é refletido pelo casco do submarino inimigo(sub B)que viaja com uma velocidade na direção oposta(vide figura). Considere a velocidade do som na água como sendo e despreze quaisquer efeitos de interferência.
- Se a frequência do sinal medido pelo submarino é , qual a velocidade
- Qual a frequência do sinal refletido, medido pelo submarino
- Nesse caso, qual será a frequência do sinal “falso” medido pelo submarino
- Se os engenheiros do submarino forem de fato enganados e pensarem que esse sinal éa reflexão do sinal original, que valor obterão pra velocidade (e direção) do submarino
Considere que o submarino seja dotado de um sistema contra-medidas que (1)suprime completamente o sinal enviado pelo Sub A, (2)altera a velocidade do submarino pra , e (3)envia um outro sinal de sonar(sinal “falso” ) com frequência , com o intuito de confundir o inimigo.
Questão 7
Uma sirene de e um funcionário da defesa civil estão em repouso em relação ao solo. Que frequência o funcionário ouve se o vento está soprando a (a) da fonte para o funcionário e (b) do funcionário para a fonte?
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Num dia em que a velocidade do som é , um amigo seu canta em voz alta, emitindo uma única nota de enquanto corre em sua direção a .
Que frequência você escuta?
Que frequência o seu amigo ouviria se você subitamente começasse também a emitir uma nota musical de ?
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Uma ambulância cuja sirene emite um som com uma frequência de passa por um ciclista que está a . Depois de ser ultrapassado, o ciclista escuta uma frequência de . Qual é a velocidade da ambulância?
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Considere um carro movendo-se com velocidade em direção a uma parede, conforme a figura. O carro tem uma sirene, que está ligada, e emite som de frequência . Um observador parado, junto à parede, recebe as ondas sonoras e mede uma frequência . As ondas refletidas pela parede são recebidas pelo motorista do carro, que mede uma frequência . Marque a alternativa correta:
Questão 11
- A figura abaixo representa um carro que se aproxima de uma parede que reflete o som. O carro buzina com frequência . Um observador em repouso na posição indicada na figura detecta batimentos com frequência de Considere a velocidade do som
- Obtenha a expressão para a frequência de batimento em função da frequência da buzina e da razão entre as velocidades do carro e do som,
- Calcule a velocidade do carro.
Questão 12
Um tubo cilíndrico, com uma extremidade aberta e outra fechada, tem um diâmetro e largura . Ele tem ar no seu interior. Suponha que a extremidade fechada do tubo esteja na posição . Considere a velocidade do som igual a .
Um alto-falante, posicionado perto do lado aberto do tubo, emite som numa faixa de frequências de e
- Calcule em quais frequências emitidas pelo alto-falante o som entra em ressonância no tubo.
- O alto-falante começa a se afastar de . Calcule a nova faixa de frequências de som que chega ao tubo e diga para quais frequências da fonte o tubo entra em ressonância.
Questão 13
I-Uma das extremidades de uma corda de náilon está presa a um suporte fixo no topo de um poço vertical de uma mina com profundidade igual a . A corda fica esticada pela ação do peso de uma caixa de . A massa da corda é igual a (considere pequena comparada com a massa da caixa). Uma menina no fundo da mina balança a corda lateralmente, para enviar um sinal a seu amigo, que está no topo da mina.
- Sabendo que a menina balança a corda num movimento senoidal de 3,0 ciclos por segundo, encontre o comprimento de onda da onda produzida na corda.
- Suponha agora que o amigo no topo da mina deixe cair uma sirene ligada, que emite som de . Determine a frequência do som que a menina ouve, emitido pela sirene quando esta passa na metade da profundidade da mina.
Dados:
Ver solução completaQuestão 14
Uma ambulância vem em sua direção com velocidade , emitindo um tom de frequência . Depois de algum tempo ela pára, ainda longe, e você é quem entra em um carro e vai em direção a ela, com mesma velocidade . Se chamamos de a frequência do tom que você percebia enquanto ela vinha na sua direção, e de a frequência do tom que você percebe enquanto você se move em direção a ela, podemos dizer que
Dados:
Ver solução completaQuestão 15
Três carros trafegam sobre uma mesma reta e com velocidades de mesma magnitude em relação ao solo. Os carros 1 e 3 trafegam contra o vento. O carro 2 trafega a favor do vento, que tem velocidade de módulo em relação ao solo. Ao avistar o carro 2, o motorista do carro 1 pressiona a buzina de seus carro, emitindo uma onda sonora de frequência em seu referencial. Sendo e as frequências do som da buzina do carro 1 percebidas pelos motoristas dos carros 2 e 3, respectivamente, podemos afirmar:
Questão 16
Considere o caso em que um observador está em repouso, em relação à atmosfera, e uma fonte emitindo som com frequência se aproxima dele com velocidade . Considere agora, o caso em que a fonte está em repouso, em relação à atmosfera, e o observador se aproxima dela com velocidade . Considere seguintes afirmações
- Em ambos os casos, a frequência medida é diferente de
- Em ambos os casos, a frequência medida aumenta em relação a
- Em ambos os casos, a frequência medida diminui em relação a
- A frequência medida é a mesma em ambos os casos
- Não é possível relacionar as frequências medidas em cada caso.
Quais afirmações acima são verdadeiras?
- Somente a
- Somente a
- Somente a
- Somente a
- Somente a
- e
- e
- e
Questão 17
Considere um carro movendo-se com velocidade em direção a uma parede, conforme a figura. O carro tem uma sirene, que está ligada, e emite som de frequência . Um observador parado, junto à parede, recebe as ondas sonoras e mede uma frequência . As ondas refletidas pela parede são recebidas pelo motorista do carro, que mede uma frequência . Marque a alternativa correta:
Questão 18
Considere duas fontes que produzem ondas sonoras com freqüência . Como mostrado na figura abaixo, as fontes e se movem para direita e esquerda, respectivamente, com a mesma velocidade . A velocidade do som é dada por . Qual é a frequência de batimento medida pelo observador?
- .
- .
- .
- .
Questão 19
Um submarino francês e um Norte-Americano movem-se um em direção ao outro em águas paradas no atlântico-norte. O submarino francês move-se a e o Americano a . O submarino francês envia um sinal de sonar a . As ondas do sonar se propagam a .
- Qual a frequência do sinal quando detectado pelo submarino Norte-Americano.
- Qual a frequência do sinal detectado pelo submarino francês do sinal refletido de volta para ele pelo submarino Norte-Americano( simplifique as frações que você possa encontrar no problema, mas não é necessário calcular os algarismos na representação decimal)?
Questão 20
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 .
Questão 21
Uma onda estacionária é produzida num tubo de de comprimento, aberto em uma extremidade e fechado na outra. Um detector afasta-se do tubo em line reta, e capta parte da onda sonora que escapa do tubo.
- Se a onda estacionária corresponde ao terceiro harmônico do tubo, qual deve ser a velocidade do detector para que a frequência detectada corresponda à frequência fundamental do tubo?
- Considere agora que o mesmo tubo seja aberto nas duas extremidades e que novamente a onda estacionária corresponda ao terceiro harmônico. Qual deve ser a velocidade do detector neste caso para que a frequência detectada corresponda à frequência fundamental do tubo?
Dado:
Use para a velocidade do som no ar.
Ver solução completaQuestão 22
Um trem com velocidade constante dada por passa por uma plataforma. A pessoa 1 está parada na plataforma e a pessoa 2 está parada no vagão do trem. Os altos-falantes e estão acoplados no vagão do trem e quando estão ligados emitem som com a mesma frequência dada por Esta configuração pode ser observada na figura abaixo. Considere a velocidade do som sendo .
Se o alto-falante estiver desligado e o alto-falante estiver ligado, qual será a frequência do som observado pela pessoa 1 e pela pessoa 2, respectivamente?
- e .
- e .
- e
- e
- e
Questão 23
Um trem com velocidade constante dada por passa por uma plataforma. A pessoa 1 está parada na plataforma e a pessoa 2 está parada no vagão do trem. Os altos-falantes e estão acoplados no vagão do trem e quando estão ligados emitem som com a mesma frequência dada por Esta configuração pode ser observada na figura abaixo. Considere a velocidade do som sendo .
Se o alto-falante estiver ligado e o alto-falante estiver desligado, qual será a frequência do som observado pela pessoa 1 e pela pessoa 2, respectivamente?
- e .
- e .
- e
- e
- e
Questão 24
Uma fonte sonora e um observador se movem com a velocidade vetorial em relação ao ar. A fonte emite um som contínuo de frequência e o observador detecta, para o mesmo som, uma frequência. Assinale a alternativa correta.
- A velocidade relativa entre e é nula e a distân ia atravessada entre eles por cada frente de onda é constante. Portanto, .
- A relação entre e depende do valor específico de , sendo possível que , ou .
- O movimento da fonte não altera a frequência observada, portanto, como o observador se aproxima de , .
- O movimento da fonte não altera a frequência observada, portanto, como o observador se aproxima de , .
- O movimento do observador não altera a frequência observada, portanto, como a fonte se afasta .
Questão 25
Um submarino russo com velocidade está seguindo um submarino americano que se move com velocidade , conforme ilustrado ao lado. O submarino russo emite uma onda sonora com frequência e que se propaga na água do mar com velocidade . Qual frequência ´e detectada pelo submarino americano?
Questão 26
Uma ambulância percorre um circuito, conforme figura abaixo. Um observador em repouso no ponto percebe uma mudança de frequência no som da sirene emitido pela ambulância ao longo do circuito. A velocidade da ambulância é e constante durante todo o circuito, e a velocidade do som vale . A razão entre as frequências observadas quando a ambulância passa pelo ponto e quando passa pelo ponto é igual a:
Questão 27
Uma pessoa nas proximidades de um grande obstáculo, emite um grito forte. Para que essa pessoa possa perceber o eco ela deverá estar a uma distância do obstáculo, tal que o tempo gasto para o som percorrer, ida e volta, seja no mínimo um décimo de segundo. Se , determine o valor mínimo de .
Ver solução completaQuestão 28
Um apito emite som com frequência e move-se em uma trajetória circular de raio com uma velocidade angular de (ver figura). (Velocidade so dom no ar, )
Determine a menor e a maior frequência detectada por um observador em repouso, a uma distância do centro do círculo? Considere que o raio é muito menor do que a distância ao observador.
Suponha agora que o observador passa a se mover em direção ao apito com uma velocidade de , quais são a menor e a maior frequência detectada pelo observador?
Ver solução completaQuestão 29
Uma sirene em repouso emite som a uma frequência de e comprimento de onda . Um observador que está se aproximando da sirene irá observar uma frequência e um comprimento de onda tal que:
A) ,
B) ,
C) ,
D) ,
Ver solução completaQuestão 30
Um submarino (sub A), navegando a uma velocidade , envia um sinal de sonar (onda sonora na água) com frequência . O sinal é refletido pelo casco do submarino inimigo(sub B)que viaja com uma velocidade na direção oposta(vide figura). Considere a velocidade do som na água como sendo e despreze quaisquer efeitos de interferência.
- Se a frequência do sinal medido pelo submarino é , qual a velocidade
- Qual a frequência do sinal refletido, medido pelo submarino
- Nesse caso, qual será a frequência do sinal “falso” medido pelo submarino
- Se os engenheiros do submarino forem de fato enganados e pensarem que esse sinal éa reflexão do sinal original, que valor obterão pra velocidade (e direção) do submarino
Considere que o submarino seja dotado de um sistema contra-medidas que (1)suprime completamente o sinal enviado pelo Sub A, (2)altera a velocidade do submarino pra , e (3)envia um outro sinal de sonar(sinal “falso” ) com frequência , com o intuito de confundir o inimigo.
Questão 31
A frequência da buzina de um carro é . Se a buzina é tocada quando o carro se move com uma velocidade de Ele se aproxima de uma pessoa parada e se aproxima de com outro automóvel , a sua frente, que se move no mesmo sentido com uma velocidade de . A frequência percebida pela pessoa e pelo carro são respectivamente: (Considere a velocidade do som no ar 𝑣 =343 𝑚/𝑠)
Questão 32
Em um trecho retilíneo da Av. Agamenon Magalhães, uma ambulância segue de Olinda para Recife a . Outra ambulância segue de Recife para Olinda também a . No instante em que as ambulâncias cruzam o mesmo semáforo, elas acionam suas sirenes na mesma frequência de . Determine a frequência dos batimentos observados por uma pessoa em repouso no canteiro central da avenida no semáforo seguinte. Por simplicidade, suponha que a velocidade do som no ar é de .
Dados:
Ver solução completaQuestão 33
Dois carros viajam na mesma direção e sentido. O carro aproxima-se com velocidade de uma sirene estacionária, onde é a velocidade do som. O carro afasta-se da sirene, com a mesma velocidade Denotando por as frequências do som detectadas pelos carros , respectivamente, podemos afirmar que:
a)
b)
c)
d)
e)
Ver solução completaQuestão 34
c) Um apito que emite som com velocidade de e frequência de se move ao longo de uma circunferência de de diâmetro com uma velocidade angular de Quais as frequências mais baixa e mais alta detectadas por um observador distante, em repouso em relação ao centro da circunferência?
Ver solução completaQuestão 35
Um alto-falante de massa m está preso a uma mola executando um movimento oscilatório enquanto emite uma onda sonora de frequência f0 que se propaga com velocidade v0 em direção a um ouvinte parado, como ilustrado na Figura 1. A Figura 2 mostra o deslocamento da mola em função do tempo. Faça o que é solicitado abaixo e deixe suas respostas apenas em termos dos parâmetros fornecidos no texto e nas figuras (m, f0, v0, a, b).
a) Encontre a menor frequência percebida pelo ouvinte.
b) Encontre a energia potencial elástica do sistema massa-mola em função do tempo.
Ver solução completaQuestão 36
II. Uma ambulância, cuja sirene emite um som com frequência única, aproxima-se de um pedestre parado. A frequência detectada pelo pedestre é de 1600 Hz. Depois de ser ultrapassado, o pedestre escuta uma frequência de 1400 Hz. Determine:
c) a velocidade da ambulância;
d) a frequência do som emitido pela sirene da ambulância.
Ver solução completaQuestão 37
Uma ambulância emite um som com frequência f e se move com velocidade A se afastando de uma pessoa que está parada na calçada. O vento está soprando a uma velocidade V em relação ao chão, no sentido contrário ao da ambulância.
Denotando por S a velocidade do som em relação ao ar, qual é a frequência escutada pela pessoa?
Questão 38
Marina e Fernando se movimentam com velocidades em relação a um observador inercial e estão escutando ondas sonoras produzidas por uma fonte de freqüência que se movimenta com velocidade ⃗ em relação ao mesmo observador, como mostrado na figura. Para as freqüências das ondas sonoras que Marina e Fernando escutam, pode-se dizer:
a) , onde e .
b) , onde e .
c) , onde e .
d) , onde e .
e) , onde e .
Ver solução completaQuestão 39
Você está na calçada esperando para atravessar a rua. Você ouve o som da buzina de um carro que se aproxima com uma velocidade constante. Antes do carro passar, você ouve uma frequência de 36 Hz. Depois que o carro passa, você ouve uma frequência de 32 Hz. Sendo a velocidade do som no ar 340 m/s, a velocidade aproximada do carro é:
a) 17 m/s;
b) 19 m/s;
c) 18 m/s;
d) 20 m/s;
e) 24 m/s;
Ver solução completaQuestão 40
Marque afirmação incorreta.
(a) A onda sonora é uma oscilação na pressão que ocorre na direção ortogonal à direção de propagação da onda.
(b) A escala decibel é uma escala logarítmica, de forma que um som com nível sonoro 70dB tem intensidade cem vezes maior que um som com nível sonoro 50dB.
(c) Na fórmula do efeito Doppler do som no ar, , as velocidades vD (velocidade do detector) e vF (velocidade da fonte) devem ser medidas em um referencial onde o ar está parado.
(d) Se dois materiais distintos têm a mesma densidade mas durezas diferentes, o som se propagará mais rapidamente no material mais duro (ou seja, no material que oferece maior resistência à compressão).
(e) O fenômeno do batimento consiste em uma oscilação de alto período na amplitude sonora por conta da superposição de duas ondas de frequências aproximadamente iguais.
(f) Quanto maior a frequência de uma onda sonora, menor seu comprimento de onda.
Ver solução completaQuestão 41
Um carro com velocidade = 120 km/h aproxima-se de outro, com velocidade = 100 km/h, ambos dirigindo para o mesmo sentido. Os motoristas buzinam um para o outro, e uma pessoa na estrada, entre os dois carros, ouve um tom com um batimento. Sendo as frequências das buzinas dos carros e , respectivamente determine:
a) Qual a expressão para a frequência do batimento, em função das frequências e ?
b) Qual a expressão para a frequência percebida pela pessoa, em função das frequências e ?
c) Se a pessoa percebe um tom a 215 Hz, com um batimento de período T = 0, 1s, quais os valores de e ?
Ver solução completaQuestão 42
Uma fonte de som emite na frequência de . A fonte de som se move com velocidade de em direção a um anteparo estacionário. (velocidade do som no ar em repouso: )
- Encontre a frequência do som que chega ao anteparo.
- Encontre o comprimento de onda do som no ar.
- Se a fonte estivesse em repouso e o anteparo se movesse em direção à fonte com velocidade de , qual seria a frequência do som captado pela fonte após a reflexão no anteparo? Justifique.
Questão 43
Um caminhão que se move a passa um carro da polícia em movimento a na direção oposta. Se a frequência da sirene em relação ao carro da polícia é de , qual é a frequência (em ) ouvida por um observador no caminhão após o carro da polícia passar o caminhão? (A velocidade do som no ar é de .)
- 396
- 636
- 488
- 393
- 515
Questão 44
Uma fonte emite um som com uma frequência de A fonte está se aproximando a de uma parede estacionária refletora. Se a velocidade do som é , um observador estacionário situado diretamente atrás da fonte ouve uma frequência de batimento aproximada de:
Questão 45
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) .
Ver solução completaQuestão 46
Enquanto um trem se afasta com velocidade constante de uma estação, num dia sem vento, da janela de um dos últimos vagões uma moça se despede do namorado que ficou na plataforma. A locomotiva, que vai à frente, apita com uma frequência . Seja a frequência percebida pela moça e a frequência percebida pelo rapaz. Podemos afirmar que:
Questão 47
Um observador parado no acostamento de uma rodovia vê o carro da polícia passar em perseguição a um carro suspeito. A velocidade do carro da polícia é maior que a do outro. Sendo a frequência da sirene do carro da polícia quando em repouso, a frequência percebida pelo observador enquanto os carros se afastam e a frequência percebida pelos ocupantes do carro suspeito, podemos ordená-las da seguinte forma:
(a)
(b)
(c)
(d)
Ver solução completaQuestão 48
Um jato com velocidade realiza um “fly-by”(voo rasante) próximo à torre de controle de um porta-aviões, a uma altura do convés em um dia sem vento. O porta-aviões se move a uma velocidade a uma velocidade na mesma direção do avião.
Medições feitas pelo fabricante do jato indicam que a frequência do som das turbinas do jato é de com intensidade sonora de medida a 1 metro de distância. Considere a velocidade do som no ar em repouso como sendo .
- O avião se afasta de um observador em terra situado a mesma distância à mesma altura do avião ( Veja a figura).Durante o “fly-by”, esse observador mede uma frequência de para o som dos jatos do motor. Calcule a velocidade do jato durante o “fly-by”.
- Determine a frequência medida por um observador dentro da torre de controle.
- Calcule a intensidade sonora do ruído das turbinas do avião medida no convés (despreze efeitos de interferência).
- Calcule a altura mínima para que o avião possa fazer o “fly-by” sem que a intensidade sonora no convés atinja o limiar da dor(.
Questão 49
Uma sirene, que emite um som com frequência de , se afasta de um observador parado com uma velocidade . Mais afastado, há um carro com detector, que se movimenta no mesmo sentido da sirene com velocidade de (ver figura). (Considere que o ar está parado e que a velocidade do som no ar é .
Calcule a frequência do som que o observador escuta vindo diretamente da sirene.
Determine a frequência do som recebido pelo detector.
Ver solução completaQuestão 50
Na competição aérea Red Bull, um avião voa a velocidade constante se aproximando em linha reta de um espectador sentado no chão fora da área de segurança. O motor do avião produz um som de frequência . Considere que o ar está em repouso em relação ao solo.
- Calcule a frequência do som ouvido pelo espectador.
- Simultaneamente, um segundo avião, com o mesmo motor que o primeiro produzindo um som de , também se aproxima do espectador, em linha reta (ver figura), a velocidade constante . Da superposição de ambos os sons percebidos pelo espectador, ele ouve 2 batimentos por segundo. Determine a velocidade .
Questão 51
Imagine que o músico, agora emitindo som com a frequência de , está em cima de um carro de som que se aproxima a de uma roda de parede vertical.
- Qual a frequência do som refletido na rocha?
- Qual a frequência dos batimentos ouvidos pelo músico?
- Quantos batimentos por segundo serão ouvidos por um espectador parado, quando o carro de som se afasta dele em direção à rocha?
Questão 52
Uma sirene parada emite som de frequência de e comprimento de onda . Um observador que está se movendo em direção à sirene irá medir
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Questão 53
Marque a opção que indica quais das afirmativas abaixo estão CORRETAS:
- frequência do som emitido pela sirene de uma ambulância em movimento depende da direção do movimento em relação ao observador.
- Você está num concerto ao ar livre com o vento soprando a dos músicos até você. O som que você escuta sofre desvio devido ao Efeito Doppler.
-Um chicote estala porque a sua extremidade livre pode se mover mais rápido que a velocidade do som no ar.
- Somente
- Somente
- Somente
- Somente e
- Somente e
Questão 54
Um trem com velocidade constante dada por passa por uma plataforma. A pessoa 1 está parada na plataforma e a pessoa 2 está parada no vagão do trem. Os altos-falantes e estão acoplados no vagão do trem e quando estão ligados emitem som com a mesma frequência dada por Esta configuração pode ser observada na figura abaixo. Considere a velocidade do som sendo .
Se os alto-falantes e estiverem ligados, qual será a frequência do batimento do som observado pela pessoa 1 e pela pessoa 2, respectivamente?
- e .
- e .
- e
- e
- e
Questão 55
- A frequência fundamental de um tubo de órgão aberto nas duas extremidades é Quando o ar no tubo é substituído por gás Hélio, e uma das extremidades é fechada, a frequência fundamental aumenta para
- Determine a razão entre a velocidade do som no Hélio e a velocidade do som no ar.
- Um policial em um carro estacionado na margem de uma rodovia mede a velocidade dos carros que passam. A medida é feita através de um dispositivo que emite sons com frequência de ( ultrassom). Um carro se aproxima com velocidade de . A onda emitida pelo instrumento é refletida sobre o carro e retorna, produzindo batimento. Determine:
- A frequência detectada pelo carro.
- A frequência de retorno detectada pelo policial..
- A frequência de batimento.
- Determine a razão entre a velocidade do som no Hélio e a velocidade do som no ar.
- Um policial em um carro estacionado na margem de uma rodovia mede a velocidade dos carros que passam. A medida é feita através de um dispositivo que emite sons com frequência de ( ultrassom). Um carro se aproxima com velocidade de . A onda emitida pelo instrumento é refletida sobre o carro e retorna, produzindo batimento. Determine:
Dados:
Ver solução completaQuestão 56
. Um carro anda com velocidade um décimo da velocidade do som em direção a um muro. Ao apertar a buzina, cujo som tem frequência , o som sai do carro bate no muro ecoando de volta no carro. A frequência do eco percebida por um passageiro do carro é dada por
Ver solução completaQuestão 57
. A frequência da buzina de um carro é , e o do apito de um trem é . O trem, com velocidade constante de , corre paralelamente a uma estrada. O carro, na mesma direção e sentido do trem, segue pela estrada a . Quando o carro estiver atrás do trem, qual será a frequência do som do apito do trem para os passageiros do carro? Velocidade do som no ar .
.
.
.
.
.
Ver solução completaQuestão 58
Uma ambulância trafega em alta velocidade com a sirene ligada produzindo um som de frequência . Na rua há uma pessoa parada. Ele vê a ambulância aproximando-se com uma velocidade de . Se a velocidade do som nas condições locais de temperatura e pressão é de , a pessoa na rua percebe então uma frequência e o motorista da ambulância percebe a frequência , tem-se como correta a opção:
(a) ;
(b) ;
(c) ;
(d) ;
(e) ;
(f) .
Ver solução completaQuestão 59
(Cap.16.Exercícios – Ex. 44) Um trem se desloca com velocidade de com o ar calmo. A frequência da nota emitida pelo apito da locomotiva é igual a . Qual é o comprimento de onda das ondas sonoras: a) na parte frontal da locomotiva? b) atrás da locomotiva? Qual é a frequência do som que um ouvinte em repouso escuta quando ele está: c) na frente da locomotiva? d) atrás da locomotiva?
Ver solução completaQuestão 60
Um carro movendo-se a 36 m/s passa um carro de polícia parado cuja sirene tem uma frequência de 500 Hz. Qual é a mudança na freqüência (em Hz) ouvida por um observador no carro em movimento enquanto ele passa pelo carro da polícia? (A velocidade do som no ar é de 343 m/s.)
A) 416
B) 208
C) 104
D) 52
E) 552
Ver solução completaQuestão 61
Dois carros viajam em sentidos opostos, ambos com mesma velocidade. Um dos carros aproxima-se buzinando. A freqüência da buzina é percebida por um passageiro do outro carro. Esta freqüência varia entre os valores de , quando está se aproximando, e , quando estão se afastando. Considere a velocidade do som no ar .
Determine a velocidade dos carros em ?
- Nenhuma das alternativas
Questão 62
Duas fontes idênticas emitem continuamente ondas sonoras em fase, com frequência de . Um detector é colocado em um ponto a de uma das fontes e a da outra (As fontes e o ponto estão alinhados, com as fontes a de distância entre si). A onda emitida por cada fonte isoladamente atinge o ponto com uma amplitude . Considerando as fontes pontuais, e emitindo isotropicamente, determine:
a) A diferença de fase (em radianos) entre os dois sinais no ponto ; e indique qual é o tipo de interferencia observado?
b) A amplitude, em função de , da onda resultante no ponto .
c) O sinal detectado a 5m de uma única fonte tem nível sonoro de ; determine a potência da fonte.
d) Um detector é colocado no ponto . Uma das fontes é movimentada sobre um trilho retilíneo ao longo da reta que une ao ponto com velocidade de módulo . A frequência percebida no ponto vinda dessa fonte é quando ela está se afastando. Determine a velocidade de afastamento da fonte.
e) Enquanto a fonte está se afastando do ponto P com velocidade v como indicado no item d, qual é a frequência dos batimentos ouvidos por um observador nesse ponto, se a outra fonte permanece em repouso?
Ver solução completaQuestão 63
Uma viatura do corpo de bombeiros emitindo um som contínuo em uma única frequência passa com velocidade constante por um jornalista em uma motocicleta inicialmente parado. O jornalista mede a frequência emitida pela viatura antes e depois da passagem da viatura, obtendo a razão . Considere a velocidade do som igual a , por simplicidade.
- Determine, em , a velocidade da viatura dos bombeiros.
- O jornalista, então, passa a seguir a viatura dos bombeiros com uma velocidade de . Se a frequência emitida pelos bombeiros e é a frequência ouvida pelo jornalista, determine o valor de .
Dados:
Ver solução completaQuestão 64
Navios de viagens de recreio A e B movimentam-se um em direção ao outro, ambos viajando a velocidades de em relação ao sistema de referência fixo à Terra. O vento está soprando a uma velocidade de na mesma direção e sentido do movimento do barco A, como visto do referencial fixo à Terra. Há uma banda em cada navio. O oboísta do navio A toca a nota musical correspondente à frequência de 410 Hz. Os músicos do navio B ouvem esta nota e depois a executam novamente. Que frequência ouve o maestro no navio A? Considere a velocidade do som no ar como .
a) 545 Hz
b) 477 Hz
c) 440 Hz
d) 1000 Hz
e) 461 Hz
Ver solução completaQuestão 65
Um carro se aproxima perpendicularmente de um paredão com uma velocidade v, e toca a buzina, que emite um som de frequência f . Qual a frequência do eco, refletido pelo paredão, ouvido pelo condutor do veículo, se a velocidade do som é dada por c?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Ver solução completaQuestão 66
Um alto falante, mostrado na figura abaixo, que emite um sinal sonoro com frequência de 440 Hz, foi conectado a um sistema massa-mola. O sistema realiza um movimento harmônico simples com velocidade máxima de 6 m/s e amplitude de oscilação de 0,5 m. O alto falante se move para a direita e para a esquerda, se aproximando e se afastando de um ouvinte que se encontra em repouso.
A separação mínima entre o ouvinte e o alto falante é de 1,5 m. Considere o alto falante uma fonte pontual isotrópica.
a) Determine a maior e a menor frequência detectada pelo ouvinte.
Considere em seguida que o nível sonoro máximo detectado pelo ouvinte é de 60 dB, quando a fonte está mais próxima do ouvinte.
b) A intensidade do som na posição do ouvinte, em W/m2, quando o alto falante estiver mais próximo do ouvinte;
c) A potência do alto falante;
d) O nível sonoro, em dB, quando o alto falante estiver na posição mais afastada possível do ouvinte.
Ver solução completaQuestão 67
Considere que a velocidade máxima permitida numa estrada seja exatamente de 80 km/h. A sirene de um posto rodoviário emite a freqüência de 700 Hz, enquanto um veículo de passeio
e um policial rodoviário se aproximam do posto emparelhados. O policial dispõe de um medidor de freqüências sonoras. Dada a velocidade do som de 350 m/s, ele deverá multar o motorista do carro quando seu aparelho medir uma freqüência sonora de, no mínimo:
Ver solução completaQuestão 68
Um professor de física demonstra o efeito Doppler amarrando um gerador de som de 600 Hz a uma corda de 1,0 m de comprimento e girando-a sobre sua cabeça, em um círculo horizontal, a 100 rpm. Qual é a menor e a qual é a maior frequência ouvida por um aluno na sala de aula? A velocidade do som no ar é 343 m/s.
- 290 Hz e 310 Hz
- 1160 Hz e 1240 Hz
- 150 Hz e 300 Hz
- 580 Hz e 620 Hz
- 300 Hz e 600 Hz
Questão 69
A figura abaixo representa uma fonte sonora que se desloca pela trajetória representada pela linha cheia, com velocidade escalar constante, emitindo um som de frequência constante no referencial da fonte. Um observador localizado no ponto escutará o som de forma mais aguda quando a fonte passar pelo ponto:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
Questão 70
11 - Uma ambulância emite o som de sua sirene com frequência f. Uma pessoa ouve a sirene no interior de seu carro. Considere as duas situações abaixo:
I) A ambulância se move com velocidade de de encontro ao carro, que está parado.
II) O carro se move com velocidade de de encontro à ambulância, que está parada.
Pode-se dizer sobre a frequência da onda sonora percebida pela pessoa no interior do carro:
- A frequência na situação I é maior do que na situação II.
- A frequência na situação II é maior do que na situação I.
- As frequências nas situações I e II são exatamente iguais, porém diferentes de f.
- As frequências nas situações I e II são exatamente iguais a f.
- É impossível afirmar sem se conhecer o valor de f.
Questão 71
Considere as seguintes situações: uma fonte em repouso emite ondas sonoras com frequência e um observador se aproxima da fonte com velocidade . a mesma fonte, emitindo com a mesma frequência, movimenta-se com na direção de um observador em repouso. Logo, se as frequências medidas pelo observador nos casos e são e respectivamente, é correto afirmar que:
.
.
.
falta informação para responder a questão.
Ver solução completaQuestão 72
Uma sirene parada emite som de frequência de e comprimento de onda . Um observador que está se movendo em direção à sirene irá medir
Ver solução completa
Questão 73
A velocidade do som no ar é aproximadamente , mas na água do mar esse valor sobe para . Considerando essa afirmação, faça o que se pede.
a) Um golfinho está na superfície do mar a uma distância de um objeto que está abaixo dele, e a uma distância de de um banhista que se encontra fora d’água. O golfinho emite sons que chegam ao mesmo tempo no banhista e no objeto. Encontre .
b) O objeto é um objeto de comprimento a , feita de um material com coeficiente de dilatação térmica linear . Sabe-se que o comprimento da barra na profundidade , é tal que a variação relativa . Calcule a temperatura da água nessa profundidade.
c) Golfinhos emitem sons de alta frequência para caçar peixes. Essa emissão é efetiva ao caçar objetos de dimensões maiores ou iguais ao comprimento de onda utilizado. Calcule qual deve ser a menor frequência emitida para detectar peixes de 1,5 cm.
Ver solução completaQuestão 74
Um morcego está voando em uma caverna, orientando-se através de pulsos ultrassônicos. A frequência do som emitido pelo morcego é . O morcego aproxima-se de uma parede plana da caverna com uma velocidade igual a vezes a velocidade do som no ar. Qual é a frequência com que o morcego ouve o som refletido pela parede da caverna?
Dado:
Ver solução completaQuestão 75
Na figura abaixo dois alto-falantes, separados por uma distância de emitem ondas sonoras em fase. Suponha que as amplitudes do som vindo dos alto-falante são aproximadamente as mesmas na posição de um ouvinte, que está a em linha reta em frente de um dos alto-falantes.
- Para que frequências na faixa de a o ouvinte escutará um sinal máximo?
- Para que frequências nesta faixa ele escutará um sinal mínimo?
- Suponha agora que o alto-falante mais distante do ouvinte seja desligado e que o ouvinte comece a andar em direção ao outro alto-falante com velocidade . Se o alto-falante esta emitindo ondas com frequência , que frequência escutará o ouvinte?
Dado:
Ver solução completaQuestão 76
Dois carrinhos de golfe têm buzinas que emitem som com frequência de 394 Hz. Os carrinhos estão se movendo um em direção ao outro, ambos com a velocidade de 9,5 m/s em relação ao chão. Se um dos motoristas aciona a buzina, qual é a frequência ouvida pelo outro? A velocidade do som no campo de golfe é 345 m/s.
Ver solução completaQuestão 77
Uma linha inteira carros Tabajara saiu com defeito de fabricação, emitindo um ruído harmônico de baixa frequência de e amplitudes idênticas. Um motorista em um carro silencioso e sem defeito viajava tranquilamente em uma estrada deserta e retilínea com velocidade quando de repente, à sua frente, dois carros Tabajara aparecem, um na mesma pista do motorista com e outro na pista contrária com velocidade (tanto como são dados em módulo). A estrada situa-se em uma região onde a velocidade do som é de
- Calcule a frequência do ruído que chega ao motorista vindo do carro Tabajara.
- Calcule a frequência do ruído que chega ao motorista vindo do carro Tabajara antes que esses carros se cruzem.
- Calcule a frequência do ruído que chega ao motorista vindo do carro Tabajara após esses carros se cruzarem.
- Calcule a frequência e o período do batimento do ruído resultante ouvido pelo motorista ainda antes dos carros e se cruzarem. Justifique, fazendo um esboço deste ruído em função do tempo.
Questão 78
Você está parado em , ouvindo um som que é emitido com freqüência . A Figura abaixo representa a frequência ouvida durante um intervalo de segundos.
Qual das alternativas abaixo descreve a fonte sonora?
A fonte se move da esquerda para a direita e passa por você em .
A fonte se move da direita para a esquerda e passa por você em .
A fonte se move em sua direção, mas não o alcança. Depois ela inverte seu sentido de propagação em .
Ela se distancia de você até . Depois inverte seu sentido de propagação e passa a se mover em sua direção, mas não o alcança.
A fonte está em repouso.
Ver solução completaQuestão 79
Marque a alternativa ERRADA a respeito do efeito Doppler.
- Quando um observador se aproxima de uma fonte de onda em repouso, a frequência observada aumenta.
- Quando uma fonte de onda se aproxima de um observador em repouso, a frequência observada aumenta.
- Quando uma fonte de onda se aproxima de um observador em repouso, o número de onda observado aumenta.
- Quando um observador se aproxima de uma fonte de onda em repouso, o comprimento de onda observado diminui.
Questão 80
Uma sirene para alerta de desastres possui frequência de e com uma potência de é acionada em situações de risco. Durante um teste realizado, uma pessoa dentro de um veículo inicialmente parado a metros da sirene, não sabia que se tratava apenas de um teste. Quando ouviu a sirene, passou a se afastar em linha reta, em direção radial a sirene e com velocidade constante de . A velocidade do som é de .
a) Quanto tempo levou para a onda sonora chegar à pessoa a partir do instante em que a sirene foi acionada?
b) Determine a intensidade da onda emitida pela sirene na posição em que a pessoa se encontrava inicialmente parada.
c) Quando a pessoa começou a se afastar com velocidade constante, qual a frequência com que ela passou a ouvir a sirene?
d) Suponha agora que ao invés de uma, o alerta é composto de duas sirenes, colocadas a uma distância entre elas e que quando acionadas, geram ondas em fase e de mesma amplitude.
Suponha que um detector está a uma distância da sirene 1 e da sirene 2, conforme a figura. Determine qual deve ser a diferença da distância e em função da frequência e da velocidade do som para que tenhamos: (i) interferência construtiva; (ii) interferência destrutiva.
Ver solução completaQuestão 81
. Parte
Você se encontra dirigindo um carro com velocidade constante em uma rua, um carro de polícia está parado no acostamento com sua sirene ligada. Ao se aproximar do carro você consegue medir a frequência da sirene como . Ao se distanciar do carro você mede a frequência da sirene como . Encontre a velocidade do som no meio e a frequência natural do alarme.
Ver solução completaQuestão 82
Um menino em uma bicicleta se aproxima frontalmente de uma parede de tijolos enquanto soa uma buzina de de frequência. O som que ele ouve refletido de volta da parede tem frequência Qual é a velocidade do garoto? Assuma a velocidade do som no ar igual a 340 m/s.
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Questão 83
O morcego se orienta, durante o voo, através da emissão de ondas ultrassônicas. Essas ondas atingem os obstáculos e, após serem refletidas, são detectadas pelo morcego. Suponha que a frequência de emissão do som pelo morcego seja de e sua velocidade ao emiti-lo em direção a uma parede seja de .
a)Qual a frequência e o comprimento de onda, refletidos pelo obstáculo, detectados pelo morcego?
b)Seria possível um morcego, emitindo , afastar-se de um homem com uma velocidade suficiente para que este pudesse ouvir as ondas sonoras emitidas pelo morcego? Justifique sua resposta com cálculos.
Dados: . faixa audível para o ser humano: ;
Efeito Doppler:
Ver solução completaQuestão 84
Uma fonte sonora em repouso faz-se ouvir por dois observadores, e ,também em repouso. A partir de um certo momento, esta fonte começa a se mover com velocidade constante. A figura abaixo mostra e e as frentes de ondas produzidas por em repouso, à esquerda, e em movimento, à direita. Sobre a segunda situação, assinale a alternativa CORRETA:
- A fonte se move pra esquerda.
- O período de onda parece maior para
- e observam o mesmo comprimento de onda.
- A velocidade de propagação das ondas depende da direção de observação.
- observará um comprimento de onda maior que
Questão 85
Dois alto-falantes são colocados nas posições indicadas na figura ao lado e emitem, em fase, sinais com mesma frequência. Considere que, separadamente, a amplitude de cada onda ao ponto seja .
a) Para a frequência de , calcule o comprimento de onda e a diferença de fase, em termos de , entre as ondas que chegam ao ponto .
b) Determine, em função de, a amplitude da onda resultante detectada no ponto .
PARTE II
Agora os alto-falantes são colocados conforme a figura, a distância de 60,0 cm da origem do eixo x, emitindo em fase sons na frequência de .
c) Encontre as posições, , do ponto , entre as fontes, onde a diferença de fase entre as ondas seja nula ou um múltiplo de (máximos de intensidade sonora).
d) Considere agora apenas o alto-falante da direita ligado. No ponto é colocado um medidor de frequências que pode se movimentar ao longo do eixo. Observa-se que o medidor detecta uma frequência de . Determine sua velocidade e o sentido do movimento.
Ver solução completaQuestão 86
Um experimento para medir a velocidade do som consiste em abandonar uma caixa de
som de uma altura determinada h emitindo uma única nota de frequência quando no repouso. Medindo a frequência com que o som da caixa chega a um receptor posicionado no ponto inicial do abandono da caixa, determinamos a expressão de como função da altura da queda e da aceleração da gravidade .
Quanto vale ? O som de frequência é mais grave ou mais agudo que ?
- , mais grave.
- , mais agudo.
- , mais grave.
- , mais agudo.
- , mais grave.
- , mais agudo.
- , mais grave.
- , mais agudo.
Questão 87
de seu grito, ela deverá estar a uma distância, , do obstáculo, tal que o tempo gasto p elo som para percorrer, ida e volta, essa distância, seja, no mínimo, um décimo de segundo. Se a velocidade do som no ar é , deter mine o valor mínimo de .
Ver solução completaQuestão 88
Você está parado em uma posição fixa (), ouvindo um som que é emitido pela sua fonte com frequência . O gráfico abaixo representa a frequência ouvida por você durante um intervalo de segundos. Qual das alternativas abaixo descreve o movimento da fonte sonora em relação a você?
A) A fonte se move da esquerda para a direita e passa por você em t = 2s.
B) A fonte se move da direita para a esquerda e passa por você em t = 2s.
C) A fonte se move em sua direção até t = 2s, mas não alcança você. Nesse momento, ela inverte seu sentido de propagação e passa a se afastar.
D) A fonte se afasta de você até t = 2s. Nesse momento, ela inverte seu sentido de propagação e passa a se mover na sua direção, mas não alcança você.
E) A fonte se move em um círculo ao seu redor em sentido horário até t = 2s. Nesse momento ela inverte se sentido de propagação e passa a circular no sentido anti-horário.
Ver solução completaQuestão 89
Dois alto-falantes estão voltados diretamente um de frente para o outro, a uma distância . Eles emitem, em fase, um mesmo tom de A velocidade do som no local é de . Se uma pessoa caminha na direção de um alto-falante até o outro a uma velocidade de , o que ela escutará?
A) Um tom de 170Hz com volume constante
B) Um tom de 168 Hz e outro tom de 172Hz, ambos com volume constante.
C) Um tom de 170Hz cujo volume varia periodicamente, com um máximo 1 vez por segundo.
D) Um tom de 170Hz cujo volume varia periodicamente, com um máximo 2 vezes por segundo.
E) Um tom de 170Hz cujo volume varia periodicamente, com um máximo 4 vezes por segundo.
Ver solução completaQuestão 90
Um submarino Russo com velocidade está seguindo um submarino Americano que move-se com velocidade , conforme ilustrado ao lado. O submarino Russo emite uma onda sonora com frequância e que se propaga na água do mar com velocidade . Qual frequância é detectada pelo submarino americano?
Questão 91
Um torcedor em um vagão do trem em direção ao maracanã assopra uma corneta vuvuzela gerando uma nota a uma frequência de 235 Hz. Sabendo que a velocidade do vagão é de 20 m/s e a velocidade do som é de 340 m/s, podemos dizer que a frequência do som recebido por um passageiro encostado na parede da estação Maracanã e a frequência do som refletido pela parede até a fonte são dadas respectivamente por:
(a) ∼ 250 Hz e ∼ 221 Hz.
(b) ∼ 222 Hz e ∼ 235 Hz.
(c) ∼ 235 Hz e ∼ 247 Hz.
(d) ∼ 250 Hz e ∼ 235 Hz.
(e) ∼ 222 Hz e ∼ 209 Hz.
(f) ∼ 222 Hz e ∼ 264 Hz.
(g) ∼ 250 Hz e ∼ 264Hz.
(h) Nenhuma das anteriores.
Ver solução completaQuestão 92
Uma criança está oscilando em um balanço de forma a descrever um movimento harmônico simples em frente a um apito, como ilustrado na figura ao lado. O apito emite um som de frequência f. Em que local da trajetória a criança ouve o som de menor frequência?
Ponto A
Ponto B se aproximando do apito
Ponto C se aproximando do apito
Ponto D
Ponto C se afastando do apito
Ponto B se afastando do apito
Ponto C, tanto se aproximando quanto se afastando
Ver solução completaQuestão 93
Dois trens, e , viajam em sentidos opostos com velocidades e (módulo das velocidades) respectivamente, ambos emitindo ondas sonoras (apitando) com a mesma frequência . Considere um observador em repouso localizado no meio do caminho entre ambos trens. Se , o que o observador precisa fazer para ouvir as ondas sonoras com a mesma frequência?
movimentar-se na direção de .
ficar parado.
movimentar-se na direção de .
movimentar-se na direção perpendicular ao movimento dos trens.
Ver solução completa