Morcegos insetívoros utilizam a ecolocalização para localizar presas durante o voo. Em uma situação…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Morcegos insetívoros utilizam a ecolocalização para localizar presas durante o voo. Em uma situação experimental, um morcego emite um ultrassom de frequência igual a 30,0 kHz enquanto se desloca em direção a uma mariposa que está parada. No local do experimento, a velocidade do som no ar é 340 m/s, e a velocidade do morcego é 34 m/s. Despreze a influência do vento e considere que a mariposa percebe diretamente a onda emitida pelo morcego. Com base no texto e considerando o efeito Doppler para uma fonte sonora que se aproxima de um observador parado, qual é aproximadamente a frequência percebida pela mariposa?
- A) 27,3 kHz
- B) 33,3 kHz
- C) 30,0 kHz
- D) 33,0 kHz
- E) 34,0 kHz
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Frequência da fonte (morcego) f = 30,0 kHz; velocidade do som v = 340 m/s; velocidade da fonte vs = 34 m/s, aproximando-se da mariposa, que está parada (observador em repouso).
- Escolher a fórmula do efeito Doppler. Para fonte que se aproxima de observador parado, a frequência percebida é f' = f x v / (v - vs), pois a aproximação comprime as ondas e reduz o comprimento de onda.
- Substituir os valores. f' = 30,0 x 340 / (340 - 34) = 30,0 x 340 / 306 = 30,0 x 1,111... = 33,3 kHz.
- Conclusão. A frequência percebida pela mariposa é aproximadamente 33,3 kHz, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (27,3 kHz) indicaria frequência menor que a emitida, o que ocorre quando a fonte se afasta, não se aproxima. C (30,0 kHz) supõe que não há variação de frequência, ignorando o efeito Doppler. D (33,0 kHz) seria obtido com o sinal trocado no denominador (v + vs), o que está errado para fonte se aproximando. E (34,0 kHz) é um valor aditivo sem base na fórmula, pois a variação depende da razão entre velocidades e não de somar a velocidade do morcego à frequência.
💡 Dica: Aplique a fórmula do efeito Doppler para calcular a frequência percebida.
Alternativa por alternativa
O aluno entende que a frequência diminui quando a fonte se aproxima, invertendo o sentido da compressão das ondas, ou usa a razão (v - vs)/v como fator multiplicativo.
Para uma fonte que se aproxima de um observador parado, a frequência percebida é dada por f' = f · v/(v − vf), em que f = 30,0 kHz, v = 340 m/s e vf = 34 m/s. Assim, f' = 30,0 · 340/(340 − 34) = 30,0 · 340/306 ≈ 33,3 kHz. A aproximação do morcego faz a frequência percebida ser maior que a emitida.
O aluno supõe que a frequência percebida é igual à emitida, ignorando que o movimento relativo entre fonte e observador altera a frequência.
O aluno usa o denominador v + vs (sinal trocado na fórmula de aproximação), o que produz uma frequência menor que a correta.
Por que engana: Confundir a direção do movimento do carro, invertendo o aumento ou diminuição da frequência percebida.
O aluno faz um cálculo aditivo, somando uma parcela ligada à velocidade do morcego à frequência original, em vez de multiplicar pela razão entre velocidades.
Raio-X da questão
efeito Doppler
avaliacao
efeito Doppler · velocidade do som
Revisar a fórmula do efeito Doppler e suas aplicações em ondas sonoras.
Confundir a direção do movimento do carro, invertendo o aumento ou diminuição da frequência percebida.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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Cole o enunciado e veja a resolução passo a passo, a alternativa correta e por que as outras estão erradas.
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