PUC-RS 2012 — questão 7 de Física

Enunciado em texto
Um sonar fetal, cuja finalidade é escutar os batimentos cardíacos de um bebê em formação, é constituído por duas pastilhas cerâmicas iguais de titanato de bário, uma emissora e outra receptora de ultrassom. A pastilha emissora oscila com uma frequência de Hz quando submetida a uma tensão variável de mesma frequência. As ondas de ultrassom produzidas devem ter um comprimento de onda que possibilite a reflexão das mesmas na superfície pulsante do coração do feto. As ondas ultrassônicas refletidas que retornam à pastilha receptora apresentam frequência ligeiramente alterada, o que gera interferências periódicas de reforço e atenuação no sinal elétrico resultante das pastilhas. As alterações no sinal elétrico, após serem amplificadas e levadas a um alto-falante, permitem que os batimentos cardíacos do feto sejam ouvidos.
Considerando que a velocidade média das ondas no corpo humano (tecidos moles e líquido amniótico) seja 1540m/s, o comprimento de onda do ultrassom que incide no coração fetal é _________, e o efeito que descreve as alterações de frequência nas ondas refletidas chama-se _________.
A alternativa que completa corretamente as lacunas é:
(A) 0,70mm — Joule
(B) 7,0mm — Joule
(C) 0,70mm — Doppler
(D) 7,0mm — Doppler
(E) 70mm — Pascal
(Enunciado: Concurso Vestibular PUC-RS 2012 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: o comprimento de onda do ultrassom no corpo e o nome do efeito que muda a frequência da onda refletida.
Passo 1 — comprimento de onda. Da equação fundamental da onda, :
Passo 2 — o efeito. A superfície do coração se move (pulsa). Uma onda refletida por um objeto em movimento volta com frequência diferente: maior se ele se aproxima, menor se ele se afasta. Esse é o efeito Doppler. A frequência refletida, um pouco diferente da emitida, se sobrepõe a ela e gera os batimentos de reforço e atenuação que o aparelho transforma em som.
⚠️ A armadilha: errar a potência de dez na conversão: m são 0,70 mm (1 mm = m), não 7,0 mm (alternativa D).
A ideia em uma frase: λ = v/f; e a mudança de frequência por reflexão numa superfície em movimento é o efeito Doppler.
Resposta: alternativa C (0,70 mm; Doppler).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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