Questão 99 do ENEM 2024

Question

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_{\text{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_{\text{r}} e f_0 medidas pelo radar?

A
Mais grave do que o som emitido e f_{\text{r}} < f_0.
B
Mais agudo do que o som emitido e f_{\text{r}} < f_0.
C
Mais agudo do que o som emitido e f_{\text{r}} = f_0.
D
Mais agudo do que o som emitido e f_{\text{r}} > f_0.
E
Mais grave do que o som emitido e f_{\text{r}} > f_0.

Answer 1

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Questão 99 do ENEM 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H7 · Física: Efeito Doppler

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_{\text{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_{\text{r}} e f_0 medidas pelo radar?

A
Mais grave do que o som emitido e f_{\text{r}} < f_0.
B
Mais agudo do que o som emitido e f_{\text{r}} < f_0.
C
Mais agudo do que o som emitido e f_{\text{r}} = f_0.
D
Mais agudo do que o som emitido e f_{\text{r}} > f_0.
E
Mais grave do que o som emitido e f_{\text{r}} > f_0.

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Resolução comentada

O efeito Doppler diz que, quando a fonte e o observador se aproximam, a frequência recebida é maior do que a emitida. Quando se afastam, é menor.

Som da sirene: a ambulância se aproxima do operador. As frentes de onda chegam mais "comprimidas", com menor comprimento de onda e maior frequência. Frequência maior significa som mais agudo do que o emitido.
Onda de rádio do radar: o radar emite f_0. A dianteira da ambulância, que vem em direção ao radar, recebe essa onda e a reflete. Como ela é um refletor em movimento, primeiro recebe uma frequência maior que f_0, pois se aproxima da fonte. Depois reemite essa frequência já aumentada, e o radar, que está parado, a recebe com um novo aumento, pois a fonte refletora ainda se aproxima.
Conclusão: a onda refletida volta com frequência maior que a emitida, ou seja, f_{\text{r}} > f_0. Essa diferença entre f_{\text{r}} e f_0 é o que o radar usa para calcular a velocidade do veículo.

Portanto, o som é mais agudo e f_{\text{r}} > f_0.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana ao misturar as duas partes: a frequência do radar está certa, mas o som da sirene é descrito como grave, e não como agudo.

Por que as outras alternativas estão erradas

ADiz que o som fica mais grave e que f_{\text{r}} < f_0, o que vale para afastamento, não para aproximação.
BAcerta o som agudo, mas erra a relação: na aproximação a frequência refletida aumenta, não diminui.
CIgnora o efeito Doppler na onda de rádio refletida: se houvesse f_{\text{r}} = f_0, o radar não mediria velocidade.
EAcerta f_{\text{r}} > f_0, mas diz que o som é mais grave, quando na aproximação ele é mais agudo.

Assunto: Efeito Doppler.

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