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Física3ª sérieBNCC EM13CNT205Difícil⏱ medio

Um relatório médico descreve a realização de um exame de ultrassom Doppler em uma artéria do braço de um…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT205

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

Um relatório médico descreve a realização de um exame de ultrassom Doppler em uma artéria do braço de um paciente. O transdutor emite ondas sonoras de frequência de 5 MHz, que são refletidas pelos glóbulos vermelhos em movimento. O equipamento registra uma diferença de frequência entre as ondas emitidas e as recebidas de aproximadamente 1000 Hz. Considera-se a velocidade do som no tecido sanguíneo como 1500 m/s e que o feixe é paralelo ao fluxo sanguíneo (ângulo de 0 graus). O relatório busca determinar a velocidade média do sangue a partir desses dados. A partir do relatório, calcule a velocidade média do sangue medida no exame de ultrassom Doppler.

  1. A) 0,15 m/s
  2. B) 0,15 km/s
  3. C) 1500 m/s
  4. D) 0,0686 m/s
  5. E) 0,30 m/s

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

  1. Identifique os dados. A frequência do transdutor é f = 5 MHz = 5 x 10^6 Hz, a diferença de frequência é Δf = 1000 Hz, a velocidade do som no tecido é c = 1500 m/s e o ângulo entre o feixe e o fluxo é θ = 0 grau, cujo cosseno vale 1.
  2. Use a equação do Doppler para ondas refletidas por um alvo em movimento, que é Δf = 2 x f x v x cos(θ) / c. O fator 2 aparece porque o som é emitido, refletido pelos glóbulos vermelhos em movimento e recebido de volta, passando duas vezes pelo efeito Doppler.
  3. Isole a velocidade do sangue: v = Δf x c / (2 x f x cos(θ)).
  4. Substitua os valores: v = 1000 x 1500 / (2 x 5 x 10^6 x 1) = 1 500 000 / 10 000 000 = 0,15 m/s.
  5. Compare com o gabarito oficial. O resultado coincide com a alternativa A, então o gabarito está correto.
  6. Por que as outras estão erradas. B (0,15 km/s) tem o número certo, mas a unidade errada, pois 0,15 km/s equivale a 150 m/s. C (1500 m/s) confunde a velocidade do som no tecido com a velocidade do sangue. D (0,0686 m/s) resulta de um erro no cálculo ou de um fator trigonométrico indevido, já que com ângulo zero o cosseno é 1. E (0,30 m/s) resulta de omitir o fator 2 da reflexão, dobrando o resultado.

💡 Dica: Use a fórmula do efeito Doppler para calcular a velocidade do sangue.

Alternativa por alternativa

A Correta

Aplicando ?f = 2 f0 v/c, v = ?f·c/(2 f0) =1000·1500/(2·5×10^6) =0,15 m/s.

B Erradaerro: Atençãoa que mais engana

O aluno pode ter obtido o valor numérico 0,15 corretamente, mas atribuiu a unidade km/s sem converter. Ele não percebeu que a velocidade deve ser expressa em metros por segundo, conforme a grandeza do problema.

Por que engana: Confundir unidades de frequência e velocidade ou aplicar fórmula incorretamente.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno pode ter confundido a velocidade do som no tecido, dada no enunciado como 1500 m/s, com a velocidade do sangue que se busca. Ele não distinguiu a onda que se propaga no tecido do movimento dos glóbulos vermelhos.

D Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente errou o cálculo ou aplicou um fator trigonométrico indevido, como cosseno de um ângulo diferente de zero, mesmo com θ = 0 grau. Assim, perdeu a proporção correta entre as grandezas da equação.

E Erradaerro: Procedimental

O aluno provavelmente esqueceu o fator 2 da equação do Doppler para ondas refletidas, usando v = Δf x c / (f x cos θ). Isso dobra o resultado correto, obtendo 0,30 m/s.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil
Bloom Analisar
Leitura medio
Discriminação medio
Peso pedagógico medio
Autonomia do enunciado completo
Cobertura da habilidade unica
🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 progressao
🎯 Conceito central

Efeito Doppler ultrassom velocidade

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

Efeito Doppler em ondas · Velocidade e frequência de ondas

📚 Reveja

Estude o efeito Doppler e cálculo de velocidade em ondas sonoras.

⚠️ Erro mais comum

Confundir unidades de frequência e velocidade ou aplicar fórmula incorretamente.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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