Efeito Doppler: como ocorre, fórmula e exercícios!

Estudar Física é muito importante. Além de nos prepararmos para os principais vestibulares do Brasil, inclusive os mais tradicionais, passamos também a compreender melhor muitos fenômenos observados em nosso dia a dia a partir do estudo de alguns conceitos. O efeito Doppler é um belo exemplo disso!

O efeito Doppler é estudado na parte de Ondulatória. Hoje, os conceitos dessa fórmula são utilizados em muitos campos — inclusive na Medicina e na Medicina Veterinária — em uma série de exames que auxiliam no diagnóstico e tratamento das mais variadas enfermidades.

Mas, afinal, o que é esse efeito? Como ele ocorre e quais são as suas aplicações? A seguir, responderemos a essas e outras perguntas! No fim, resolveremos também exercícios de dois importantes vestibulares para treinar seus conhecimentos sobre o tema. Boa leitura!

O que é o efeito Doppler?

Esse efeito, descrito pela primeira vez pelo físico austríaco Christian Doppler, está relacionado à emissão e reflexão de ondas por objetos em movimento. Tudo isso, é claro, a partir de um observador, que pode ou não ser utilizado como ponto de referência nas questões (o famoso referencial).

O exemplo mais clássico desse tipo de problema é, sem dúvidas, o da ambulância. Pare para pensar: quando você escuta as sirenes desse veículo, o som parece bem mais “baixo”, não é mesmo? No entanto, à medida em que ela se aproxima de você, o volume “aumenta” e se torna muito mais agudo.

O tom volta a baixar conforme a ambulância torna a se afastar, seguindo seu caminho. Isso é o efeito Doppler, que acontece graças a uma percepção da frequência relativa das ondas sonoras.

Como ocorre o efeito Doppler?

O efeito Doppler ocorre a partir da percepção das frequências sonoras por um observador em relação a um objeto (também chamado de fonte) em movimento. À medida que a fonte se move, tanto para se afastar quanto para se aproximar, o som se altera.

Esse efeito ocorre graças a compressões e rarefações no meio em que a onda está imersa. Elas se iniciam a partir da fonte e se espalham, como em uma grande esfera. É o que ocorre ao jogarmos uma pedrinha na água.

Com essa imagem em mente, é fácil perceber que um observador mais próximo da fonte (em uma distância de raio menor) perceberá a frequência de uma forma, enquanto outro mais distante a receberá de uma maneira mais “aberta”.

Outra curiosidade, pouco abordada — já que normalmente estudamos apenas as questões ligadas à percepção do som em casos específicos —, é que o efeito Doppler também ocorre em outros tipos de ondas, como as da água e as luminosas. Isso é essencial para compreendermos as aplicações do conceito, como veremos a seguir!

Quais são as aplicações práticas do efeito Doppler?

Em suas provas, é bem provável que questões de efeito Doppler sejam cobradas a partir de alguma situações rotineiras. A primeira delas é justamente a da sirene, sobre a qual já falamos pouco acima. No entanto, outras aplicações desse efeito no dia a dia também devem ser consideradas.

Veja alguns usos desses conceitos no cotidiano logo a seguir:

• medicina (ecocardiogramas, por exemplo);
• astronomia (medida de velocidade de corpos celestes);
• comunicação (satélites e radares);
• indústria (velocímetros e vibrômetros).

Assim, podemos perceber facilmente a importância desse conceito em nosso dia a dia. Estudar esses exemplos — só para você saber do que se trata! — é fundamental para as provas. Com esse conhecimento extra, você passará a encarar os exercícios e questões com muito mais naturalidade.

Efeito Doppler: fórmula

Agora, veremos como é a principal fórmula relacionada ao efeito Doppler. Hoje, falaremos sobre duas variações: a que estuda o movimento a partir do afastamento entre o observador e a fonte emissora das ondas e a que relaciona a aproximação entre elas. Vamos lá!

A fórmula para resolvermos exercícios de Efeito Doppler a partir do ponto de vista do observador é:

A legenda dessa fórmula é:

• F0 = Frequência real da fonte
• F’ = Frequência aparente (percepção do observador)
• V = Velocidade do som
• V0 = Velocidade do observador
• VF = Velocidade da fonte

Aqui, a grande pegadinha está no jogo de sinais. Eles podem ser tanto positivos quanto negativos, tanto no denominador quanto no numerador. A sacada está em utilizar o sinal negativo quando os sentidos forem inversos e positivo quando a trajetória seguir uma mesma direção tanto para o observador quanto para a fonte sonora.

Efeito Doppler: exercícios

Agora, para complementar nossos estudos, que tal fazermos alguns exercícios? Lembre-se de que essa é uma das melhores formas de estudar! Por isso, não foque apenas na teoria, mas também pratique o conteúdo que foi estudado para mandar muito bem na prova de Ciências da Natureza. Vamos lá?

1. (Fuvest) Uma onda sonora considerada plana, proveniente de uma sirene em repouso, propaga-se no ar parado, na direção horizontal, com velocidade V igual a 330 m/s e comprimento de onda igual a 16,5 cm.

(https://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/ondulatoria/doppler/i_2920a23e17065423_html_85e9058c.jpg)

Na região em que a onda está se propagando, um atleta corre, em uma pista horizontal, com velocidade U igual a 6,60 m/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.

Resposta: B

2. (ITA) Considere a velocidade máxima permitida nas estradas como sendo exatamente 80 km/h. A sirene de um posto rodoviário soa com uma frequência de 700 Hz, enquanto um veículo de passeio e um policial rodoviário se aproximam emparelhados. O policial dispõe de um medidor de frequências sonoras.

Dada a velocidade do som, de 350 m/s, ele deverá multar o motorista do carro quando seu aparelho medir uma frequência sonora de, no mínimo:

a)     656 Hz.

b)     745 Hz.

c)      655 Hz.

d)     740 Hz.

e)     860 Hz.

Resposta: B

Gostou de aprender mais sobre o efeito Doppler? Acha que agora já consegue dar continuidade nos estudos sobre esse e outros assuntos? Então, que tal contar com a ajuda de um excelente Plano de Estudos para o vestibular e o Enem? Confira essa importante ferramenta para o seu sucesso nas provas e arrase!