(DISSERTATIVA) Um sonar ativo emite pulso ultrassônico f0 = 40,0 kHz na água (c = 1,50×10³ m·s?¹). O retorno…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
(DISSERTATIVA) Um sonar ativo emite pulso ultrassônico f0 = 40,0 kHz na água (c = 1,50×10³ m·s?¹). O retorno apresenta deslocamento de frequência ?f = 240 Hz devido a movimentos da coluna d'água. Supondo reflexão por pequenos elementos móveis ao longo da direção do feixe (? = 0°), calcule a velocidade média v da corrente usando ?f = 2·f0·v·cos? / c. Em seguida, avalie benefícios e riscos do emprego de ultrassons nesse ambiente e proponha medidas de segurança.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: ?f=(2 f0 v cos?)/c ? v=(?f·c)/(2 f0 cos?). Com ?f=240 Hz, c=1,50×10³ m·s?¹, f0=4,0×104 Hz, cos0=1: v=(240·1500)/(2·4,0×104)=360000/80000=4,5 m·s?¹. Benefícios: mapeamento de correntes, não-ionizante, resolução temporal alta. Riscos/impactos: níveis elevados podem causar aquecimento localizado e efeitos mecânicos em fauna (cavitacão, distúrbios sensoriais). Limitações físicas: atenuação, espalhamento, dependência do ângulo (erro se ??0). Medidas de segurança: limitar intensidade e duty cycle, usar frequências e níveis regulamentados, evitar operação próxima a animais sensíveis; monitorar exposição e verificar parâmetros acústicos (PRF, pressão acústica) para manter índices de segurança.
Explicação
A solução apresenta o cálculo da velocidade média da corrente utilizando a fórmula apropriada, substituindo os valores dados e resolvendo corretamente. Além disso, discute de forma clara os benefícios e riscos do uso de ultrassons, abordando tanto os impactos na fauna quanto as limitações físicas do método. Por fim, propõe medidas de segurança que são essenciais para minimizar os riscos associados à utilização de ultrassons em ambientes aquáticos.
Raio-X da questão
velocidade da corrente
avaliacao
velocidade da onda · efeito Doppler
Revisar a relação entre frequência, velocidade e deslocamento em ondas.
O aluno pode confundir a relação entre a frequência e a velocidade, aplicando a fórmula de forma incorreta e não considerando o efeito Doppler corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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