Em uma atividade de laboratório, um alto-falante preso a um carrinho emite um tom constante de 800 Hz. Um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, um alto-falante preso a um carrinho emite um tom constante de 800 Hz. Um microfone fixo registra o som enquanto o carrinho passa por ele. A equipe adota velocidade do som igual a 340 m/s e estima que o carrinho se move a 20 m/s. Uma estudante afirma que, como a velocidade do carrinho é a mesma antes e depois da passagem, os desvios de frequência em relação ao tom emitido devem ter o mesmo módulo. Considerando o modelo do efeito Doppler para fonte móvel e observador parado, qual avaliação da afirmação da estudante é correta?
- A) A afirmação é incorreta: a frequência é 850 Hz na aproximação e cerca de 756 Hz no afastamento, pois a velocidade da fonte altera o denominador do modelo.
- B) A afirmação é correta: a frequência permanece em 800 Hz nos dois sentidos, pois o alto-falante mantém constante o tom emitido.
- C) A afirmação é incorreta: a frequência é cerca de 756 Hz na aproximação e 850 Hz no afastamento, pois o movimento da fonte inverte a ordem dos desvios.
- D) A afirmação é incorreta: a frequência é cerca de 847 Hz na aproximação e 753 Hz no afastamento, pois o observador fixo também se desloca no modelo.
- E) A afirmação é correta: a frequência é 850 Hz na aproximação e 750 Hz no afastamento, portanto os desvios têm o mesmo módulo.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique o modelo. Para fonte em movimento e observador parado, a frequência percebida é f' = f x v / (v - vs) na aproximação e f' = f x v / (v + vs) no afastamento, com f = 800 Hz, v = 340 m/s e vs = 20 m/s. Passo 2: Calcule na aproximação. f' = 800 x 340 / (340 - 20) = 800 x 340 / 320 = 850 Hz, ou seja, um desvio de +50 Hz. Passo 3: Calcule no afastamento. f' = 800 x 340 / (340 + 20) = 800 x 340 / 360, que dá cerca de 756 Hz, ou seja, um desvio de aproximadamente -44 Hz. Passo 4: Compare os módulos dos desvios. 50 Hz e 44 Hz são diferentes, então a afirmação da estudante está incorreta. A velocidade da fonte é igual nos dois sentidos, mas ela aparece no denominador com sinais opostos, e por isso os desvios não são simétricos. Passo 5: Avalie as alternativas erradas. B: confunde a frequência emitida com a frequência percebida pelo microfone, que muda com o movimento. C: inverte a ordem dos resultados, quando na aproximação a frequência deve ser maior, não menor. D: usa a fórmula de observador em movimento (800 x (340 + 20) / 340 = 847 Hz), trocando o papel de fonte e observador. E: admite desvios simétricos, o que só valeria para pequenas velocidades ou por aproximação linear, mas não para o modelo exato. Conclusão: a alternativa A é a correta, e coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: Compare c/(c-v_f) na aproximação e c/(c+v_f) no afastamento.
Alternativa por alternativa
Para a fonte que se aproxima, f' = 800 × 340/(340 - 20) = 850 Hz. No afastamento, f' = 800 × 340/(340 + 20), aproximadamente 756 Hz. Os desvios em relação a 800 Hz não têm o mesmo módulo, porque as frequências são determinadas por denominadores diferentes.
O aluno supõe que, como o alto-falante emite um tom constante de 800 Hz, o microfone também registra 800 Hz em qualquer instante. Ele confunde a frequência emitida pela fonte com a frequência recebida pelo observador.
O aluno inverte o efeito do movimento, imaginando que a fonte que se aproxima produz frequência menor e a que se afasta produz frequência maior. Ele aplica o sinal do denominador no sentido contrário ao do modelo.
O aluno aplica a fórmula de observador em movimento (f x (v + vo) / v e f x (v - vo) / v), tratando o microfone como se se movesse e o alto-falante ficasse parado. Assim obtém 847 Hz e 753 Hz, que não correspondem ao caso da questão.
O aluno supõe que a variação de frequência é simétrica em torno de 800 Hz e usa +50 Hz nos dois casos. Ele não percebe que o denominador muda de forma diferente na aproximação e no afastamento.
Por que engana: Supor que velocidades iguais em módulo produzem desvios de frequência iguais em módulo.
Raio-X da questão
Efeito Doppler para fonte móvel e observador parado.
Avaliar a aplicação
Relação entre frequência, velocidade e comprimento de onda. · Substituição de valores em expressões algébricas.
A frequência percebida depende do sentido do movimento da fonte em relação ao observador.
Supor que velocidades iguais em módulo produzem desvios de frequência iguais em módulo.
Atividade de laborat
Questões parecidas com resolução
- Em uma prática de acústica, uma estudante compara duas medições feitas no ar, cuja velocidade do som é 340 m/s. Na…
- Em um laboratório de acústica, uma caixa sonora presa a um carrinho percorre um trilho retilíneo e passa por um…
- Em um ensaio de acústica, um carrinho de inspeção transporta um emissor sonoro e passa em linha reta diante de um…
- Em uma pista de ensaio acústico, uma fonte sonora móvel emite um tom constante e passa por microfones fixos. O ar está…
- Em um ensaio acústico em um túnel de testes, um carrinho com sinalizador sonoro mantém velocidade constante ao passar…
- Em uma atividade de acústica, uma estudante considera que o som se propaga pelo ar, nas mesmas condições, a 340 m/s. Ela…
Todas as questões de Metodologia Científica e Experimentação
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog