UEMG 2018 — questão 16 de Física
Enunciado em texto
Assinale a alternativa que apresenta fenômenos que poderiam estar associados às seguintes ilustrações.
[Figura: dois gráficos lado a lado, com eixo horizontal de −10 a 10 e eixo vertical de −8 a 8, com grade (no da esquerda, os valores negativos do eixo vertical aparecem sem o sinal de menos). Em cada um, uma fonte (ponto vermelho) sobre o eixo horizontal, à direita do centro, e várias frentes de onda circulares emitidas por ela em instantes sucessivos. Os círculos não são concêntricos: os centros vão se deslocando para a direita, acompanhando a fonte, de modo que as frentes ficam muito próximas umas das outras à direita da fonte e bem espaçadas à esquerda. No gráfico da esquerda, a fonte está em x ≈ 4,5 e o maior círculo tem raio ≈ 6, centrado perto da origem. No da direita, a fonte está em x ≈ 6,5, o maior círculo tem raio ≈ 9, e as frentes à direita da fonte estão ainda mais comprimidas.]
A) Ressonância magnética e oscilações forçadas.
B) Efeito Casimir e Ultrassom.
C) Efeito Doppler e Desvio para o Vermelho (Big Bang).
D) Ressonância acústica e interferência destrutiva.
(Enunciado e figura: Vestibular UEMG 2018 — Universidade do Estado de Minas Gerais.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado de Minas Gerais (UEMG).
Resolução comentada
O que a questão pede: reconhecer o fenômeno representado por frentes de onda emitidas por uma fonte em movimento.
Passo 1 — lendo a figura. Cada círculo é uma frente de onda emitida num instante; o centro de cada círculo é a posição da fonte naquele instante. Como os centros avançam para a direita, a fonte está se movendo para a direita. À frente dela, as frentes se acumulam (comprimento de onda menor); atrás, se espaçam (comprimento de onda maior).
Passo 2 — o efeito Doppler. A frequência percebida depende do movimento relativo entre fonte e observador. Um observador à frente da fonte recebe frentes mais próximas: comprimento de onda menor, frequência maior (som mais agudo; para a luz, desvio para o azul). Um observador atrás recebe comprimento de onda maior, frequência menor (som mais grave; para a luz, desvio para o vermelho). É o que acontece com a sirene de uma ambulância passando.
Passo 3 — o desvio para o vermelho. É o efeito Doppler (e a expansão do Universo) aplicado à luz: as galáxias distantes se afastam de nós, e a luz delas chega com comprimento de onda esticado, deslocado para o vermelho. Essa observação, feita por Hubble, é uma das evidências do Big Bang.
Por que não as outras: ressonância e oscilações forçadas (A, D) envolvem um sistema oscilando com amplitude máxima numa frequência natural, nada de fonte em movimento; interferência destrutiva (D) exigiria duas fontes superpondo ondas; o efeito Casimir (B) é um efeito quântico de atração entre placas muito próximas no vácuo, e o ultrassom é apenas som de frequência acima de 20 kHz.
⚠️ A armadilha: associar os círculos encaixados a “interferência” ou “ressonância” (alternativa D). A chave da figura é que os círculos não são concêntricos: a fonte se desloca, e isso é a marca do efeito Doppler.
A ideia em uma frase: fonte em movimento comprime as ondas à frente e estica as de trás: é o efeito Doppler, que na luz das galáxias aparece como desvio para o vermelho.
Resposta: alternativa C (efeito Doppler e desvio para o vermelho).
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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