UFSC 2020 — questão 28 de Física
Enunciado em texto
Desde 2017, o Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) regulamentou a sinalização semafórica com sinal sonoro para travessia de pedestres com deficiência visual. O equipamento (figura abaixo) emite bipes para indicar o sinal verde (tempo de travessia) e o sinal amarelo (advertência de encerramento de travessia). Abaixo, encontra-se o quadro simplificado presente na resolução do CONTRAN, que mostra algumas especificações tais como intermitência (tempo entre dois bipes consecutivos) e frequência da onda emitida pela fonte sonora.
- Início do tempo de travessia — Intermitência: pulso único que antecede o sinal sonoro de travessia. Frequência: 2000 Hz.
- Travessia — Intermitência: 1,0 Hz. Frequência: 2000 Hz.
- Advertência de encerramento de travessia — Intermitência: 2,0 Hz. Frequência: 2000 Hz.
[Foto: botoeira de semáforo para pedestres presa a um poste, com o símbolo de uma pessoa com bengala e um botão vermelho, ao lado de uma caixa amarela.]
Disponível em: www.trbn.com.br/materia/I3327/resolucao-obriga-instalacao-de-semaforos-com-aviso-sonoro-para-deficientes-visuais. Acesso em: 18 out. 2019.
Imagine dois transeuntes que atravessam a rua em sentidos opostos. Um deles é um garoto que atravessa a rua no sentido do sinal sonoro com velocidade de 4,0 m/s e o outro é um senhor cego que atravessa a rua com velocidade de 2,0 m/s.
Sobre o assunto abordado e com base no exposto acima, é correto afirmar que:
(01) quando o garoto estiver na mesma posição da rua que o senhor, ambos percebem o som emitido pela fonte sonora com a mesma frequência.
(02) o senhor percebe o som emitido pela fonte sonora com menor altura do que o garoto.
(04) a intensidade do som depende da frequência da fonte sonora.
(08) o garoto percebe o som da fonte sonora com frequência de aproximadamente 2023,5 Hz.
(16) para os dois transeuntes, a intensidade do sinal de travessia é maior do que a do sinal de advertência de encerramento de travessia.
(32) o som emitido pela fonte sonora para o sinal de travessia é mais agudo do que o som emitido pela fonte sonora para o sinal de advertência de encerramento de travessia.
(64) no ar, a velocidade do som emitido pelo sinal de travessia tem o mesmo módulo da velocidade do som emitido pelo sinal de advertência de encerramento de travessia.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC/UFFS 2020 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar o efeito Doppler aos dois pedestres e distinguir altura, intensidade e intermitência de um som.
Quem vai para onde: o garoto atravessa “no sentido do sinal sonoro”, isto é, rumo ao equipamento que apita, como faz o pedestre que se guia por ele: ele se aproxima da fonte. O senhor atravessa em sentido oposto: ele se afasta da fonte. (Ler “no sentido do sinal” como “no sentido em que o som se propaga” inverteria os dois papéis; não é a leitura da banca.)
Passo 1 — as frequências percebidas (formulário da prova, fonte parada, m/s):
(01) Falsa. O efeito Doppler depende da velocidade do ouvinte, não da posição: no mesmo ponto, o garoto (aproximando-se) ouve cerca de 2023,5 Hz e o senhor (afastando-se), cerca de 1988,2 Hz.
(02) Verdadeira. Altura é a frequência percebida. O senhor, que se afasta da fonte, ouve cerca de 1988,2 Hz, menos que os 2023,5 Hz do garoto: som de menor altura (mais grave).
(04) Falsa. A intensidade de um som está ligada à energia que a onda transporta, isto é, à amplitude e à potência da fonte; a mesma fonte de 2000 Hz pode tocar mais forte ou mais fraco. A frequência define a altura, não a intensidade.
(08) Verdadeira. Passo 1: o garoto se aproxima da fonte a 4,0 m/s e ouve cerca de 2023,5 Hz.
(16) Falsa. O quadro não diz nada sobre intensidade: os dois sinais diferem só na intermitência (1 bipe por segundo contra 2), com a mesma frequência de 2000 Hz.
(32) Falsa. Os dois sinais têm a mesma frequência (2000 Hz), logo a mesma altura. O que muda é o ritmo dos bipes; a “intermitência” de 1,0 Hz ou 2,0 Hz não é a frequência do som.
(64) Verdadeira. A velocidade do som depende do meio (o ar, nas mesmas condições), não da fonte nem do ritmo dos bipes: as duas valem cerca de 340 m/s.
⚠️ A armadilha: a (32). Confundir a intermitência (quantos bipes por segundo) com a frequência do som (quantas oscilações por segundo dentro de cada bipe). Mais bipes por segundo não deixam o som mais agudo.
A ideia em uma frase: quem se aproxima da fonte ouve mais agudo, quem se afasta, mais grave; e a velocidade do som só depende do meio.
Resposta: soma 74 (02 + 08 + 64).
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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