Ciências da NaturezaOndulatória (Propriedades das Ondas, Fenômenos Ondulatórios e Acústica)Médio

Questão de Ondulatória (Propriedades das Ondas, Fenômenos Ondulatórios e Acústica) — ENEM

Em uma aula de física aplicada à saúde, estudantes discutem por que o som da sirene de uma ambulância parece mudar quando o veículo passa por uma pessoa parada na calçada. Eles observam, em uma situação do cotidiano da comunidade, que enquanto a ambulância se aproxima o som da sirene é percebido mais agudo do que o som real emitido; quando o veículo se afasta, o som passa a ser percebido mais grave. O professor explica que esse fenômeno ocorre porque o movimento relativo entre a fonte sonora e o observador altera a frequência percebida das ondas, mesmo que a frequência emitida pela sirene permaneça a mesma. Durante a aproximação, as frentes de onda chegam mais juntas ao observador; durante o afastamento, chegam mais espaçadas. Os estudantes querem nomear corretamente esse fenômeno e identificar a causa física associada à mudança de altura percebida no som da sirene em movimento. Que fenômeno explica a alteração descrita?
AReflexão, que devolve o som de volta à fonte
BDifração, que contorna obstáculos no caminho
CEfeito Doppler, ligado ao movimento relativo fonte–observador
DRessonância, que amplifica o som em certa frequência
ERefração, pela mudança de velocidade entre meios

Gabarito comentado

O efeito Doppler descreve a variação da frequência percebida quando fonte e observador se movem um em relação ao outro. Vale para som e para luz e tem aplicações em radares de velocidade, ecografia com Doppler para avaliar fluxo sanguíneo e na astronomia para medir o afastamento das galáxias.

Resolução passo a passo

A mudança na frequência percebida de uma onda em razão do movimento relativo entre a fonte e o observador caracteriza o efeito Doppler. Na aproximação, as frentes de onda chegam mais juntas e a frequência percebida aumenta, tornando o som mais agudo; no afastamento, as frentes chegam mais espaçadas e o som soa mais grave, exatamente como descrito para a sirene. A reflexão apenas devolve o som ao encontrar uma superfície, gerando eco, e não muda a altura pelo movimento. A difração é o contorno de obstáculos pela onda. A ressonância amplifica vibrações quando há coincidência de frequências. A refração ocorre na passagem entre meios diferentes, alterando a velocidade. Logo, somente o efeito Doppler explica a variação de altura percebida na sirene em movimento.

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