Questão 109 do ENEM 2024 — Física
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 zero que são refletidas pela dianteira da ambulância, retornando para o detector com frequência fr. 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 fr e f zero medidas pelo radar?
Resolução comentada
A questão cobra o efeito Doppler, a variação da frequência percebida quando há movimento relativo entre fonte e observador. Quando a fonte se aproxima, as frentes de onda chegam mais "comprimidas", o comprimento de onda aparente diminui e a frequência percebida aumenta. Quando ela se afasta, ocorre o oposto. Como a velocidade da onda no meio é fixa, f = v/λ, menor λ significa maior f.
Há duas observações. A primeira é o som da sirene: a ambulância se aproxima, então o operador percebe um som de frequência maior que a emitida, ou seja, mais agudo. Altura do som (grave ou agudo) depende da frequência: mais alta, mais agudo. A segunda é o radar: a ambulância funciona como um refletor que se aproxima. Ao receber a onda de rádio, ela a percebe com frequência maior (é como observador em movimento) e, ao refletir, passa a ser fonte em movimento em direção ao radar, o que aumenta de novo a frequência. Assim, fr > f0.
A alternativa correta é a que une som mais agudo e fr maior que f0.
Os distratores mais tentadores são os que dizem "mais grave", resultado de confundir a aproximação com o afastamento. Outro erro é pensar que a onda de rádio refletida volta idêntica (fr = f0), como se o refletor estivesse parado. Como ele se move em direção ao radar, há mudança de frequência, e é isso que permite ao radar medir a velocidade do veículo.