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Lista Efeito Doppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com Nível 1 01 - (ACAFE SC/2014) A previsão do tempo feita em noticiários de TV e jornais costuma exibir mapas mostrando áreas de chuva forte. Esses mapas são, muitas vezes, produzidos por um radar Doppler, que tem tecnologia muito superior à do radar convencional. Os radares comuns podem indicar apenas o tamanho e a distância de partículas, tais como gotas de chuva. O radar Doppler é capaz, além disso, de registrar a velocidade e a direção na qual as partículas se movimentam, fornecendo um quadro do fluxo do vento em diferentes elevações. O radar Doppler funciona com base no fenômeno da: a) difração das ondas e na diferença de direção das ondas difratadas. b) refração das ondas e na diferença de velocidade das ondas emitidas e refratadas. c) reflexão das ondas e na diferença de frequência das ondas emitidas e refletidas. d) interferência das ondas e na diferença entre uma a interferência construtiva e destrutiva. 02 - (UFPR/2002) A respeito das ondas sonoras, é correto afirmar: 01. São ondas longitudinais. 02. Propagam-se no vácuo. 04. No ar, as de maior freqüência têm maior velocidade. 08. O fenômeno da difração permite explicar o fato de o som contornar obstáculos. 16. Efeito Doppler é o fenômeno no qual a freqüência de uma onda sonora percebida por um observador é diferente da emitida pela fonte, devido ao movimento relativo entre eles. 32. No ar, uma onda de comprimento de onda igual a 1,0 m tem a mesma freqüência que outra de comprimento de onda igual a 2,0 m. 03 - (PUC PR/2006) Alguns animais, como o golfinho e o morcego, possuem radares biológicos que funcionam como sonares, e se orientam pelos ecos dos sons que emitem. O morcego, por exemplo, emite ultra-sons cujos comprimentos de onda sejam aproximadamente igual ao comprimento do inseto, e que são refletidos informando a existência e a posição exata do inseto ao morcego. Se os morcegos emitem um chilro a uma freqüência de 60.103 Hz e se a velocidade do som no ar é de 340m/s, qual é, aproximadamente, o menor inseto que o morcego pode detectar? a) 5,7 mm b) 68 mm c) 0,77 mm d) 8,4 mm e) 20,4 mm 04 - (UDESC/2006) O som emitido pela buzina de um carro soa diferente aos nossos ouvidos quando ocorre afastamento e quando ocorre aproximação entre o carro e nós. Para o motorista do carro, essas diferenças não acontecem. Se f é a freqüência do som ouvido pelo motorista; f1 a freqüência ouvida por nós na aproximação, e f2 a freqüência ouvida por nós no afastamento, então: a) f1 < f < f2 b) f1 > f > f2 c) f1 < f > f2 d) f > f1 = f2 e) f = f1 > f2 05 - (UNIOESTE PR/2006) Um certo objeto luminoso na via Láctea apresenta para observadores da Terra uma radiação cujo comprimento de onda cada vez mais se aproxima da cor vermelha. Pode-se afirmar que este corpo a) se encontra em repouso em relação à Terra. b) se move em direção à Terra. c) gira em torno da Terra. d) se afasta ainda mais da Terra. e) é um buraco negro. 06 - (UFPR/2006) Os morcegos se orientam e encontram suas presas emitindo, de suas narinas, ondas ultra-sônicas e recebendo as ondas refletidas. Para detectar uma presa, na mais completa escuridão, o morcego emite ondas numa certa freqüência fE, que são refletidas pela presa e voltam para ele com outra freqüência fD. O morcego ajusta a freqüência emitida até que a recebida seja de 80 kHz, que corresponde ao máximo de sensibilidade para a audição de um morcego. Dessa forma, ele pode tanto calcular a posição quanto a velocidade da presa. Considerando a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, é correto afirmar: a) Se a presa produzir suas próprias ondas ultra- sônicas pode confundir o sistema de detecção do morcego e assim salvar sua vida. b) Ondas ultra-sônicas são ondas sonoras com freqüências mais baixas que as detectadas pelo ouvido humano. Lista Efeito Doppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com c) Se uma mariposa estiver voando de encontro ao morcego, a freqüência detectada pelo morcego será menor que a emitida por ele. d) Para a freqüência de máxima sensibilidade de recepção, o comprimento de onda vale 4,25 m. e) Se o morcego está em repouso e uma mariposa está se afastando dele, do ponto de vista do morcego, o comprimento de onda detectado será menor do que o da onda emitida por ele. 07 - (FFFCMPA RS/2007) Considere as assertivas abaixo, relativas ao efeito Doppler. I. Quando um observador se aproxima de uma fonte sonora em repouso, ele percebe que o som provindo da fonte é mais agudo do que o som percebido pelo mesmo observador em repouso em relação à fonte. II. O ouvido de um observador em repouso recebe ondas sonoras, originadas da sirene de uma ambulância que dele se afasta, com comprimento de onda menor do que quando a ambulância se aproxima do observador. III. Quando uma fonte de ondas sonoras se afasta de um observador em repouso, a freqüência do som percebido é maior do que quando a fonte se encontra em repouso. Quais são corretas? a) Apenas I b) Apenas II c) Apenas III d) Apenas I e II e) I, II e III 08 - (PUC RS/2007) 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). Esse fenômeno é denominado Efeito Doppler. Considerando o observador parado, a) o som percebido fica mais agudo à medida que a ambulância se afasta. b) o som percebido fica mais agudo à medida que a ambulância se aproxima. c) a freqüência do som emitido aumenta à medida que a ambulância se aproxima. d) o comprimento de onda do som percebido aumenta à medida que a ambulância se aproxima. e) o comprimento de onda do som percebido é constante, quer a ambulância se aproxime ou se afaste do observador, mas a freqüência do som emitido varia. 09 - (UFPel RS/2007) Um estudante sentado em um banco na frente de sua escola analisa três eventos relacionados com os conteúdos estudados sobre Ondas Sonoras. I. Um carro está parado com o alarme disparado. II. Um carro de bombeiros que se aproxima da escola com a sirene ligada. III. Um motorista, sem consciência, que se afasta da escola, em alta velocidade, com a buzina permanentemente ligada. De acordo com seus conhecimentos, o Efeito Doppler é percebido pelo estudante no(s) evento(s). a) II e III, e a freqüência aumenta em II e diminui em III. b) I e III, e a freqüência aumenta. c) I e II, e a freqüência diminui. d) I, e a freqüência se mantêm constante. e) II e III, e a freqüência diminui em II e aumenta em III. f) I.R. 10 - (UDESC/2008) Um detector sonoro é instalado sobre a linha de chegada do autódromo de Interlagos, em São Paulo. No grande Prêmio de Fórmula 1 do Brasil, nos instantes antes de o vencedor cruzar a linha de chegada, o detector percebe uma freqüência sonora f1, produzida pelo motor do carro. O carro se aproxima e cruza a linha de chegada com velocidade constante. Qual das expressões abaixo representa corretamente o cálculo da velocidade do carro, ao cruzar a linha de chegada? (v é a velocidade do som no ar, f é a freqüência do som produzido pelo motor com o carro em repouso, e V é a velocidade do carro.) a) f) (f f) - v(f V 1 1 b) 1 1 f )f - v(f V c) 1 1 f f) v(f V d) 1 1 f f) - v(f V e) f f) v(f V 1 11 - (UDESC/2009) Em 1997, durante o exercício militar Mistral I, os aviões Mirage III-E da Força Aérea Brasileira conseguiram ótimos resultados contra os aviões Mirage 2000-C franceses, usando a manobra “Doppler-notch”. Esta manobra é utilizada para impedir a detecção de aviões por radares que usam Lista EfeitoDoppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com o efeito Doppler (radares Pulso-Doppler). Ela consiste em mover o avião alvo a 90 do feixe eletromagnético emitido por este tipo de radar, conforme ilustrado no esquema abaixo. Quando o avião B se move a 90º do feixe eletromagnético, o radar Pulso-Doppler do avião A não consegue determinar a diferença de freqüência entre o feixe emitido e o feixe refletido porque: a) há movimento do avião B na direção do feixe. b) não há movimento do avião B na direção do feixe. c) a velocidade do avião B aumenta bruscamente. d) a velocidade do avião B diminui bruscamente. e) não há feixe refletido no avião B. 12 - (CEFET PR/2009) Num espetáculo ao ar livre que acontece num dia sem vento, o músico inicia seu solo de saxofone emitindo uma nota estável e prolongada com freqüência 680 Hz. Um ouvinte cego se encontra parado a 85 m de distância. Este ouvinte consegue identificar perfeitamente, pelo som percebido, o tipo de instrumento e a nota emitida. No contexto da transmissão da vibração sonora pelo ar, negligenciando a dissipação da energia pelo atrito, é INCORRETO afirmar que: a) o fato de o saxofonista e o ouvinte estarem em repouso faz com que o som percebido não seja mais grave nem mais agudo que o som emitido. b) o tempo de atraso com que a onda sonora chega ao ouvinte não depende da freqüência emitida pelo saxofonista. c) a intensidade percebida depende da distância da fonte ao ouvinte. d) o ar se desloca do saxofonista até o ouvinte chegando com um tempo de atraso inferior a 1,0 s. e) desconsiderar o atrito implica em o som percebido não mostrar diferença de timbre em relação ao som emitido. 13 - (UDESC/2012) Na Figura 6 estão representadas, fora de ordem, as seguintes ondas sonoras: a emitida por uma fonte estacionária; a refletida por um veículo que se aproxima dessa fonte; e a refletida por um veículo que se afasta dessa fonte. Analise as proposições sobre essas ondas sonoras. I. A onda B é a de menor amplitude. II. A onda A é a de menor frequência. III. Sendo o comprimento de onda, então, B > C > A . IV. Um observador junto à fonte detecta o efeito Doppler nas ondas A e B. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. Gabarito 01) Gab: C 02) Gab: 25 03) Gab: A 04) Gab: B 05) Gab: D 06) Gab: A 07) Gab: A 08) Gab: B 09) Gab: A 10) Gab: D 11) Gab: B 12) Gab: D 13) Gab: B Lista Efeito Doppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com Nível 2 14 - (PUC PR/2001) Um automóvel com velocidade constante de 72 km/h se aproxima de um pedestre parado. A freqüência do som emitido pela buzina é de 720 Hz. Sabendo-se que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, a freqüência do som que o pedestre irá ouvir será de: a) 500 Hz b) 680 Hz c) 720 Hz d) 765 Hz e) 789 Hz 15 - (UFSC) Um automóvel, cuja buzina emite um som de 1000 Hertz, se move em linha reta e se afasta de um observador fixo. O som percebido pelo observador tem freqüência igual a 850 Hz. Qual é a velocidade do automóvel, em m/s? (Considerar: vsom = 340 m/s) 16 - (UEM PR/2013) Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto. 01. Quando ocorre movimento relativo entre uma fonte de ondas sonoras e um receptor dessas ondas em um meio qualquer, verifica-se que a velocidade de propagação do som no meio se altera e que essa alteração é maior quanto maior for a velocidade da fonte em relação ao receptor. 02. A frequência aparente do som que atinge um observador em repouso, quando a fonte sonora se aproxima desse observador, é maior do que a frequência real do som emitido pela fonte. 04. O comprimento de onda de uma onda sonora emitida por uma fonte em movimento é alterado em função da velocidade de movimentação da fonte. 08. Quando um observador se afasta de uma fonte sonora que está em repouso, a frequência aparente do som percebido por esse observador aparenta ser menor do que a frequência real do som emitido pela fonte. 16. A luz emitida por fontes luminosas em movimento na superfície da Terra, como a luz dos faróis dos carros em movimento, tem sua frequência e sua velocidade alteradas em função do efeito Doppler. 17 - (UFSC/2015) Pedro, que é muito interessado em Física, está sentado em um banco às margens da Avenida Beira-Mar Norte, em Florianópolis. Ele observa diversos eventos e faz as seguintes anotações: I. A frequência do som da sirene de um carro de polícia que se aproxima é diferente da frequência do som da sirene quando o carro está parado. II. A frequência do som da buzina de um carro que se afasta, cujo motorista resolve fazer um buzinaço (ato de apertar continuamente a buzina), é diferente da frequência do som da buzina quando o carro está parado. III. A frequência da sirene de um carro de bombeiros parado não sofre alterações. IV. A frequência da sirene de um carro de bombeiros parado não sofre alterações, nem mesmo quando o vento sopra. De acordo com o exposto acima, é CORRETO afirmar que: 01. a anotação I está correta porque, quando o carro de polícia se aproxima, o comprimento de onda do som da sirene é aparentemente encurtado e a frequência percebida é maior. 02. a anotação II está correta porque, quando o carro se afasta, o comprimento de onda do som da buzina não se altera, apenas diminui o número de frentes de onda que passam por Pedro. 04. a anotação III está incorreta porque a velocidade relativa entre o carro de bombeiros e Pedro não é zero. 08. a anotação IV está correta porque o vento em movimento altera apenas a velocidade da onda, mas não altera a frequência do som da sirene do carro de bombeiros em repouso. 16. a anotação II está correta porque, quando o carro se afasta, o buzinaço provoca ondas de choque que alteram a frequência do som da buzina. 18 - (UDESC/2015) Um carro de bombeiros transita a 90 km/h, com a sirene ligada, em uma rua reta e plana. A sirene emite um som de 630 Hz. Uma pessoa parada na calçada da rua, esperando para atravessar pela faixa de pedestre, escuta o som da sirene e observa o carro de bombeiros se aproximando. Nesta situação, a frequência do som ouvido pela pessoa é igual a: a) 620 Hz b) 843 Hz Lista Efeito Doppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com c) 570 Hz d) 565 Hz e) 680 Hz 19 - (UFRGS/2014) A frequência do som emitido pela sirene de certa ambulância é de 600 Hz. Um observador em repouso percebe essa frequência como sendo de 640 Hz. Considere que a velocidade da onda emitida é de 1200 km/h e que não há obstáculos entre o observador e a ambulância. Com base nos dados acima, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A ambulância ........ do observador com velocidade de ........ . a) afasta-se – 75 km/h b) afasta-se – 80 km/h c) afasta-se – 121km/h d) aproxima-se – 80 km/h e) aproxima-se – 121km/h 20 - (UFPR/2015) Para participar de um importante torneio, uma equipe de estudantes universitários desenvolveu um veículo aéreo não tripulado. O aparelho foi projetado de tal maneira que ele era capaz de se desviar de objetos através da emissão e recepção de ondas sonoras. A frequência das ondas sonoras emitidas por ele era constante e igual a 20 kHz. Em uma das situações da prova final, quando o aparelho movimentava-se em linha reta e com velocidade constante na direção de um objeto fixo, o receptor do veículo registrou o recebimento de ondas sonoras de frequênciade 22,5 kHz que foram refletidas pelo objeto. Considerando que nesse instante o veículo se encontrava a 50 m do objeto, assinale a alternativa correta para o intervalo de tempo de que ele dispunha para se desviar e não colidir com o objeto. Considere a velocidade do som no ar igual a 340 m/s. a) 1,0 s. b) 1,5 s. c) 2,0 s. d) 2,5 s. e) 3,0 s. Gabarito 14) Gab: D 15) Gab: 60 16) Gab: 10 17) Gab: 09 18) Gab: E 19) Gab: D 20) Gab: D Lista Efeito Doppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com Nível 3 21 - (UFRRJ /2006) A freqüência de uma onda que é percebida por um observador depende da velocidade relativa entre a fonte e o observador. Na situação representada abaixo, uma fonte, em repouso em relação ao meio de propagação (o ar), emite uma onda sonora que é captada por dois observadores, O1 e O2. A distância entre dois máximos vizinhos da onda sonora é de dois metros no referencial da fonte. Considerando a velocidade de propagação do som no ar igual a 340 m/s, determine a) a freqüência medida pelo observador O1 (em repouso em relação à fonte); b) a freqüência medida pelo observador O2 (que se aproxima da fonte com velocidade de 60 m/s). 22 - (UnB DF) Durante a aproximação de um avião em vôo rasante, um observador parado em relação à Terra percebe o ruído provocado pelas turbinas do avião a uma freqüÊncia f’. Após o avião passar sobre o observador, ele escuta o ruído das turbinas do mesmo avião a uma freqüência f”. Sabendo-se que a velocidade do avião em relação ao observador é 330m/s e que a velocidade do som no ar é 340m/s, calcule a razão f’/f”. 23 - (UnB DF) Uma fonte sonora se aproxima de u observador parado e, em seguida, se afasta com a mesma velocidade. A razão entre as freqüências dos sons percebidos pelo observador nas duas situações é 2,4. Sabendo que a velocidade de propagação do som no ar é 340 m/s, determine (em m/s) a velocidade da fonte sonora. Divida sua resposta por 10. 24 - (UFJF MG/2007) Um alarme de segurança, que está fixo, é acionado, produzindo um som com uma freqüência de 735 Hz. Considere a velocidade do som no ar como sendo de 343 m/s. Quando uma pessoa dirige um carro em direção ao alarme e depois se afasta dele com a mesma velocidade, observa uma mudança na freqüência de 78,4 Hz. a) A freqüência ouvida pela pessoa quando ela se aproxima da sirene, é maior ou menor do que ouviria se ela estivesse parada? Justifique. b) Qual é o módulo da velocidade do carro? 25 - (UFES/2010) O efeito Doppler é uma modificação na frequência detectada por um observador, causada pelo movimento da fonte e/ou do próprio observador. Quando um observador se aproxima, com velocidade constante, de uma fonte de ondas sonora em repouso, esse observador, devido ao seu movimento, será atingido por um número maior de frentes de ondas do que se permanecesse em repouso. Considere um carro trafegando em uma estrada retilínea com velocidade constante de módulo 72 km/h. O carro se aproxima de uma ambulância em repouso à beira da estrada. A sirene da ambulância está ligada e opera com ondas sonoras de comprimento de onda de = 50cm. A velocidade de propagação do som no local é v = 340m/ s . a) Calcule a frequência do som emitido pela sirene da ambulância. b) Calcule o número total de frentes de ondas que atinge o motorista do carro em um intervalo de tempo t = 3 s . c) Calcule a frequência detectada pelo motorista do carro em movimento. 26 - (UFJF MG/2009) O comandante de um porta-aviões tem como missão investigar qual a profundidade do mar em determinado local. Para tanto, envia um helicóptero munido de um sonar para esse local. O sonar, posicionado pelo helicóptero a uma altura de 68 m acima do nível da água do mar, emite uma onda sonora de alta freqüência, de comprimento de onda de 0,85 cm no ar, que leva 1 segundo desde sua emissão até sua recepção de volta no ponto de onde foi emitida, depois de ter sido refletida pelo fundo do mar. O som se propaga a 340 m/s no ar e a 1400 m/s na água do mar. a) Calcule a freqüência do sinal emitido pelo sonar no ar e o comprimento de onda do sinal emitido pelo sonar na água do mar. b) Calcule a profundidade do mar nesse local. c) A onda sonora emitida pelo sonar é uma onda mecânica ou eletromagnética? Justifique. Lista Efeito Doppler Professor Derick Kugler – derick.fisica@hotmail.com Gabarito 21) Gab: a) 170 Hz b) 200 Hz 22) Gab: 67 23) Gab: 14 24) Gab: a) Maior. A medida que a pessoa se aproxima da fonte, ele observa um aumento do número de frentes de onda passando por ele por unidade de tempo em relação a situação em que a pessoa se encontra parada, implicando num aumento da freqüência. b) s/m18V/2fff som21 pessoa0 v f 25) Gab: a) f = 680 Hz b) N = 2.160 frentes de ondas c) f’ = 720 Hz 26) Gab: a) (ar) f = 40000 Hz (água) OH2 = 3,5 10 –2 m b) H = 420 m c) As ondas sonoras são ondas mecânicas que precisam de meios materiais para propagar- se.