Efeito Doppler

Quando há movimento relativo entre o ouvinte e a fonte, a frequência percebida é diferente da frequência produzida pela fonte; denominamos este fenômeno efeito Doppler.

1. Observador e fonte em repouso.

Neste caso, a frequência percebida é igual à frequência emitida pela fonte:

2. Fonte sonora aproximando-se do observador

Neste caso, a frequência percebida é maior que a emitida, e é dada por:

3. Fonte afastando-se do observador

Neste caso, a frequência percebida é menor que a emitida, e é dada por:

Nos casos em que a fonte encontra-se parada (em relação à Terra), e o observador é quem movimenta-se, o efeito Doppler também pode ser percebido.

A) No caso em que o observador aproxima-se da fonte, a frequência ouvida é mais alta, dada por:

B) No caso em que o observador afasta-se da fonte, a frequência ouvida é mais baixa, dada por:

Fórmula geral:

*Observação: ao valor da velocidade do som, deveremos somar a velocidade do vento, caso a questão mencione (é raro, mas pode acontecer).

O Efeito Doppler acontece para todo tipo de ondas, inclusive ondas luminosas, nesta caso dizemos que acontecerá um deslocamento para o vermelho, ou para o violeta, conforme o movimento da fonte em relação ao observador.

O radar é um dos dispositivos mais usados para coibir o excesso de velocidade nas vias de trânsito. O seu princípio de funcionamento é baseado no efeito Doppler das ondas eletromagnéticas refletidas pelo carro em movimento.Considere que a velocidade medida por um radar foi Vm = 72 km/h para um carro que se aproximava do aparelho.Para se obter Vm o radar mede a diferença de frequências ∆f, dada por ∆f = f – fo = ± fo, sendo f a frequência da onda refletida pelo carro, fo = 2,4 x 1010 Hz a frequência da onda emitida pelo radar e c = 3,0 x m/s a velocidade da onda eletromagnética. O sinal (+ ou -) deve ser escolhido dependendo do sentido do movimento do carro com relação ao radar, sendo que, quando o carro se aproxima, a frequência da onda refletida é maior que a emitida.Pode-se afirmar que a diferença de frequência ∆f medida pelo radar foi igual a: a) 1600 Hz. b) 80 Hz. c) –80 Hz. d) –1600 Hz.

Um pesquisador percebe que a frequência de uma nota emitida pela buzina de um automóvel parece cair de 284 Hz para 266 Hz à medida que o automóvel passa por ele. Sabendo que a velocidade do som no ar é 330 m/s, qual das alternativas melhor representa a velocidade do automóvel?

a) 10,8 m/s.b) 21,6 m/s.c) 5,4 m/s.d) 16,2 m/s.e) 8,6 m/s.

α

Neste caso, consideramos apenas a componente sobre a reta que liga o observador à fonte:

Uma onda sonora considerada plana, proveniente de uma sirene em repouso, propaga-se no ar parado, na direção horizontal, com velocidade V igual a 330m/s e comprimento de onda igual a 16,5cm. Na região em que a onda está se propagando, um atleta corre, em uma pista horizontal, com velocidade U igual a 6,60m/s, formando um ângulo de 60° com a direção de propagação da onda. O som que o atleta ouve tem frequência aproximada de a) 1960 Hz b) 1980 Hz c) 2000 Hz d) 2020 Hz e) 2040 Hz

Cone de Mach

Quando a velocidade da fonte é superior à velocidade do som, formam-se ondas de choque, a figura formada pelo conjunto das ondas de choque é um cone. O ângulo α de abertura tem relação direta com as velocidades: