UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 1 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar afirmações sobre o efeito Doppler.

Base: para o som, com o meio parado,

$$f_{ap} = f\,\frac{v \pm v_o}{v \mp v_f}$$

com sinais que aumentam $f_{ap}$ na aproximação e diminuem no afastamento. A velocidade $v$ do som é a do meio.

(01) Falsa. A velocidade de propagação do som depende só do meio (e do estado dele), não do movimento da fonte ou do receptor. O que muda é a frequência percebida.

(02) Verdadeira. Na aproximação, as frentes de onda chegam mais “apertadas”: a frequência percebida é maior (som mais agudo).

(04) Falsa. É o julgamento do gabarito oficial. A leitura da banca: o comprimento de onda emitido é próprio da fonte ($\lambda = v/f$, com $v$ fixado pelo meio e $f$ pela fonte), e o movimento da fonte altera apenas a frequência percebida pelo observador.

Atenção: a física não sustenta bem essa leitura. A fonte em movimento “alcança” as frentes que ela mesma emitiu: no meio, à frente dela o comprimento de onda fica menor e atrás fica maior, tanto mais quanto maior a velocidade da fonte, e é exatamente isso que muda a frequência ouvida por um observador parado. Pela física, a (04) seria verdadeira e a soma, 14; aqui publicamos o gabarito oficial, 10.

(08) Verdadeira. Afastando-se, o observador cruza menos frentes por segundo: frequência percebida menor (som mais grave).

(16) Falsa. A velocidade da luz no vácuo (e praticamente no ar) é a mesma para qualquer fonte; o efeito Doppler muda só a frequência. E, para um carro, a mudança de frequência é ínfima, pois $v/c$ é da ordem de $10^{-7}$.

⚠️ A armadilha: a (01). No Doppler, o que muda é a frequência percebida; a velocidade da onda é fixada pelo meio.

A ideia em uma frase: aproximação aumenta a frequência percebida, afastamento diminui; a velocidade da onda não muda.

Resposta: soma 10 (02 + 08).