Santa Marcelina 2018 — questão 58 de Física

Enunciado em texto
No efeito Doppler do som, a frequência real do som (f) de uma fonte sonora muda, para um observador O, se a velocidade relativa entre a fonte F e o observador é diferente de zero. A frequência aparente (f′) pode ser obtida pela fórmula , sendo v a velocidade do som em relação ao observador, e e as velocidades do observador e da fonte, respectivamente. O sinal que precede e é definido de acordo com uma direção orientada do observador para a fonte, como mostra a figura.
[Figura: eixo horizontal orientado para a direita, com o observador O à esquerda e a fonte F à direita. Sobre O, uma seta para a esquerda marcada e uma seta para a direita marcada ; sobre F, uma seta para a esquerda marcada e uma seta para a direita marcada .]
De acordo com a fórmula, é correto afirmar que a frequência aparente (f′) é
(A) maior que a frequência real quando o observador se afasta da fonte.
(B) igual à frequência real quando a fonte viaja à velocidade do som.
(C) maior que a frequência real quando a fonte se afasta do observador.
(D) maior que a frequência real quando o observador se aproxima da fonte.
(E) menor que a frequência real quando a fonte se aproxima do observador.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2018 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual frase sobre a frequência aparente está de acordo com a fórmula do efeito Doppler.
Passo 1 — a regra de sinais. O eixo vai do observador para a fonte. O observador indo para a direita () se aproxima da fonte e aumenta o numerador; a fonte indo para a direita () se afasta do observador e aumenta o denominador.
Passo 2 — julgando.
(A) Observador se afastando: no numerador, menor que v: f′ < f. Falsa.
(B) Fonte se aproximando à velocidade do som: denominador , a fórmula “explode” (é a barreira do som). Não dá f′ = f. Falsa.
(C) Fonte se afastando: no denominador, maior que v: f′ < f. Falsa.
(D) Observador se aproximando: no numerador, maior que v: f′ > f. Verdadeira.
(E) Fonte se aproximando: no denominador, menor que v: f′ > f, não menor. Falsa.
⚠️ A armadilha: se perder nos sinais. O jeito seguro é lembrar o resultado físico: aproximação (de quem quer que seja) deixa o som mais agudo, f′ > f; afastamento deixa mais grave, f′ < f.
A ideia em uma frase: no efeito Doppler, aproximação aumenta a frequência percebida e afastamento diminui.
Resposta: alternativa D (maior que a real quando o observador se aproxima da fonte).
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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