Ano 2022#efeito doppler#pendulo#acustica#ondas

Sobre o tema

O efeito Doppler-Fizeau descreve a alteração na frequência percebida de uma onda quando há movimento relativo entre fonte e observador. No contexto de um pêndulo simples, a fonte sonora oscila com velocidade variável, atingindo o valor máximo no ponto mais baixo da trajetória. Para um observador fixo nesse ponto, a frequência ouvida será máxima quando a fonte se aproxima com sua maior velocidade. A frequência máxima é dada por f' = f * v/(v - v_fonte), onde v_fonte é a velocidade da fonte no ponto mais baixo, obtida por conservação de energia: v_max = √(2gL[1 - cos(θ_max)]). Questões como essa integram mecânica e ondulatória, sendo comuns em vestibulares militares como o IME.

Tópicos relacionados

  • Efeito Doppler sonoro
  • Conservação de energia no pêndulo
  • Velocidade máxima do pêndulo
  • Fórmula da frequência aparente

Enunciado

Uma fonte sonora esta pendurada por um fio ideal, realizando um movimento pendular. Dados: frequencia da fonte: f; comprimento do fio: L; aceleracao da gravidade: g; velocidade do som: v. Se theta_max e o angulo maximo atingido pelo fio com a vertical, a frequencia maxima do som ouvido por um observador localizado a uma distancia infima do ponto mais baixo da trajetoria da fonte e:

Alternativas

  • A)

    fv / (v - sqrt(2gL[1 - sen(theta_max)]))

  • B)

    fv / (v - sqrt(2gL[1 - cos(theta_max)]))

  • C)

    (f/v) * sqrt(2gL[1 - sen(theta_max)])

  • D)

    (f/v) * sqrt(2gL[1 - cos(theta_max)])

  • E)

    fv / (v - sqrt(2gL*cos(theta_max)))

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Perguntas frequentes

O que é efeito Doppler?

É a variação na frequência de uma onda percebida por um observador quando há movimento relativo entre a fonte e o observador.

Como calcular a velocidade máxima de um pêndulo?

Pela conservação de energia: v_max = √(2gL(1 - cos θ_max)), onde L é o comprimento do fio e θ_max a amplitude angular.

Por que a frequência máxima ocorre no ponto mais baixo?

Nesse ponto, a velocidade da fonte é máxima e direcionada para o observador, maximizando o efeito Doppler de aproximação.

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