UFSC 2022 — questão 26 de Física
Enunciado em texto
Algumas pistas destinadas a voos internacionais ficam um pouco distantes do terminal de passageiros. Desse modo, quando o avião está taxiando após a aterrissagem, ônibus são enviados para levar os passageiros ao descerem dos aviões para o terminal. Devido ao tráfego, esses ônibus se movem com velocidade de no máximo 18 km/h, enquanto os aviões se aproximam com velocidade igual a 36 km/h, como ilustra a figura abaixo.
[Figura: à esquerda, um ônibus andando para a direita (seta →); no meio, um avião taxiando para a esquerda (seta ←), em direção ao ônibus; à direita, a torre de controle, da qual o avião se afasta.]
Considerando a figura e o exposto acima, é correto afirmar, sobre a onda sonora produzida pela turbina do avião, que:
(01) é causada pelo movimento dos dispositivos mecânicos em seu interior e se propaga no ar com a criação de regiões de compressão e rarefação no meio; por isso, a onda produzida pode ser classificada como transversal.
(02) à medida que ela se propaga, a energia da perturbação é dissipada. Essa dissipação depende do meio e da frequência da onda.
(04) à medida que o avião se afasta da torre, o controlador percebe o som da turbina mais grave.
(08) à medida que o ônibus se aproxima do avião, o motorista percebe o som da turbina mais agudo.
(16) a velocidade de propagação da onda é de 340 m/s no ar, porém no vácuo ela se propaga com uma velocidade de m/s.
(32) o comprimento da onda percebido pelo motorista do ônibus será maior do que quando o ônibus e o avião estiverem parados.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2022 — 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: julgar afirmações sobre a natureza do som da turbina e sobre o efeito Doppler para a torre e para o ônibus.
Os dados em m/s: ônibus, 18 km/h = 5 m/s; avião, 36 km/h = 10 m/s (1 m/s = 3,6 km/h, formulário da prova).
(01) Falsa. Compressões e rarefações ao longo da direção de propagação caracterizam uma onda longitudinal, não transversal. O som no ar é sempre longitudinal.
(02) Verdadeira. Ao se propagar, parte da energia sonora se converte em energia térmica do meio (absorção). Essa atenuação depende do meio e cresce com a frequência: sons agudos se atenuam mais que os graves.
(04) Verdadeira. O avião (fonte) se afasta da torre: a frequência percebida pelo controlador é menor que a emitida, som mais grave.
(08) Verdadeira. Ônibus e avião se aproximam um do outro (os dois contribuem). A frequência percebida pelo motorista é maior que a emitida: som mais agudo. Com o formulário:
(16) Falsa. O som é uma onda mecânica: precisa de um meio material e não se propaga no vácuo. m/s é a velocidade da luz.
(32) Falsa. O avião vem em direção ao ônibus, e as frentes de onda à sua frente ficam “comprimidas”: o comprimento de onda no ar entre eles é menor que com o avião parado, . O movimento do ônibus muda a frequência que o motorista percebe, mas não aumenta o comprimento de onda.
⚠️ A armadilha: a (16). Achar que “no vácuo é mais rápido”. Para o som não há vácuo possível: sem meio não há o que vibrar.
A ideia em uma frase: som é onda mecânica longitudinal, que não anda no vácuo; aproximação dá som mais agudo, afastamento, mais grave.
Resposta: soma 14 (02 + 04 + 08).
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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