(PUC-RS) Quando uma ambulância se aproxima ou se afasta de um observador, este percebe uma variação na altura do som emitido pela sirene (o som percebido fica mais grave ou mais agudo)

Resolução:

A resposta correta é a (2), o som PERCEBIDO fica mais agudo à medida que a ambulância se aproxima.

O efeito Doppler ocorre quando há movimento relativo entre a fonte de uma onda e o receptor. No caso da sirene da ambulância, a fonte de som é a própria ambulância.

Quando a ambulância se aproxima do observador, as ondas sonoras emitidas pela sirene chegam mais próximas umas das outras. Isso faz com que a frequência do som PERCEBIDO aumente, o que é percebido como um som mais agudo.

As demais alternativas são incorretas:

A alternativa (A) está incorreta porque o som PERCEBIDO fica mais grave à medida que a ambulância se afasta.

A alternativa (C) está incorreta porque a frequência do som EMITIDO é constante, quer a ambulância se aproxime ou se afaste do observador.

A alternativa (D) está incorreta porque o comprimento de onda do som PERCEBIDO diminui à medida que a ambulância se aproxima.

A alternativa (E) está incorreta porque o comprimento de onda do som PERCEBIDO não é constante, mas varia à medida que a ambulância se aproxima ou se afasta do observador.

Explicação detalhada:

O efeito Doppler pode ser expresso pela seguinte fórmula:

f' = f * (v + u)/(v - u)

Onde:

f' é a frequência PERCEBIDA

f é a frequência EMITIDA

v é a velocidade do som

u é a velocidade relativa entre a fonte e o receptor

No caso da sirene da ambulância, o observador está parado, então u é a velocidade da ambulância.

Quando a ambulância se aproxima do observador, u é positivo. Portanto, a frequência PERCEBIDA é maior que a frequência EMITIDA.

Quando a ambulância se afasta do observador, u é negativo. Portanto, a frequência PERCEBIDA é menor que a frequência EMITIDA.

A figura a seguir ilustra o efeito Doppler para uma onda sonora propagando-se para a direita.

[Imagem de uma onda sonora propagando-se para a direita.]

A onda sonora é emitida pela fonte em um ponto A. A onda sonora é propagada para a direita e atinge o observador no ponto B.

Quando a fonte se aproxima do observador, as ondas sonoras emitidas pela fonte chegam mais próximas umas das outras. Isso faz com que a distância entre as cristas de onda diminua.

A frequência do som PERCEBIDO é determinada pela relação entre a distância entre as cristas de onda e o tempo. Portanto, a frequência do som PERCEBIDO aumenta quando a distância entre as cristas de onda diminui.

No caso da sirene da ambulância, a frequência do som PERCEBIDO aumenta quando a ambulância se aproxima do observador. Isso é percebido como um som mais agudo.