FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
QUESTÕES RESOLVIDAS
Código: ENEM-2024-099
Uma ambulância em alta velocidade com a sirene ligada desloca-se em direção a um radar operado por uma pessoa. O radar emite ondas de rádio com frequência $f_0$ que são refletidas pela dianteira da ambulância, retornando para o detector com frequência $f_r$. A percepção do operador do radar, em relação ao som emitido pela sirene, é de que este se altera à medida que a ambulância se aproxima ou se afasta.

Durante a aproximação, como o operador percebe o som da sirene e qual é a relação entre as frequências $f_r$ e $f_0$ medidas pelo radar?
Alternativas
A) Mais grave do que o som emitido e $ f_r < f_0 $.
B) Mais agudo do que o som emitido e $ f_r < f_0 $.
C) Mais grave do que o som emitido e $ f_r > f_0 $.
D) Mais agudo do que o som emitido e $ f_r > f_0 $. Correta
E) Mais grave do que o som emitido e $ f_r = f_0 $.
Resolução Comentada

ENEM 2024/099

Para resolver esta questão, precisamos entender o efeito Doppler, que descreve a mudança na frequência de uma onda em relação a um observador que se move em relação à fonte da onda. No caso de uma ambulância se movendo em direção a um radar, a frequência percebida pelo radar será diferente da frequência emitida pela sirene da ambulância.

Quando a ambulância se aproxima do radar, as ondas sonoras são comprimidas, resultando em uma frequência mais alta (som mais agudo) percebida pelo operador do radar. Isso é conhecido como efeito Doppler.

Para a frequência das ondas de rádio refletidas pela ambulância, podemos usar a fórmula do efeito Doppler para ondas refletidas:

\( f_r = f_0 \left(\frac{v + v_r}{v - v_s}\right) \)

onde:

\( f_r \) é a frequência refletida,

\( f_0 \) é a frequência emitida pelo radar,

\( v \) é a velocidade do som no ar,

\( v_r \) é a velocidade do radar (que é zero, pois está estacionário),

\( v_s \) é a velocidade da ambulância.

Como a ambulância está se movendo em direção ao radar, \( v_s \) é positivo. Portanto, a frequência refletida \( f_r \) será maior que a frequência emitida \( f_0 \).

Assim, a resposta correta é a alternativa D:

Mais agudo do que o som emitido e \( f_r > f_0 \).


Outra forma de resolver:

A questão aborda o Efeito Doppler, um fenômeno físico que descreve a mudança na frequência de uma onda em relação a um observador em movimento em relação à fonte da onda.

Efeito Doppler:

Quando uma fonte de ondas (como a sirene da ambulância) se aproxima de um observador (o operador do radar), o observador percebe uma frequência *maior* do que a frequência emitida pela fonte. Isso ocorre porque as cristas das ondas chegam ao observador com maior frequência devido ao movimento da fonte.

Quando a fonte se afasta do observador, o observador percebe uma frequência *menor* do que a frequência emitida.

Análise da Questão:

A questão descreve a ambulância se aproximando do radar. Portanto, o operador do radar perceberá o som da sirene como mais *agudo* (maior frequência) do que o som emitido pela sirene.

O radar emite ondas de rádio com frequência \(f_0\). Quando essas ondas atingem a ambulância em movimento, elas são refletidas de volta com uma frequência diferente (\(f_r\)). Como a ambulância está se aproximando, a frequência das ondas refletidas será *maior* do que a frequência emitida pelo radar (\(f_r > f_0\)).

Conclusão:

O operador percebe o som da sirene mais agudo do que o som emitido, e a frequência refletida pelo radar é maior do que a frequência emitida (\(f_r > f_0\)).

Resposta: (D)