Efeito Doppler – uma fonte sonora em movimento
FísicaOscilações e ondasIdades 16–17
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Entre para usarUma fonte sonora (um veículo com sirene) passa com velocidade constante por um ouvinte que está a uma distância d da estrada; as frentes de onda são círculos emitidos a partir das posições anteriores da fonte, por isso ficam mais juntas à frente dela e mais afastadas atrás. A frequência que o ouvinte recebe, f', é calculada a partir das componentes da velocidade ao longo do caminho do som e aparece como número, como gráfico f'(t) e como som: aguda enquanto a fonte se aproxima e cada vez mais grave quando ela se afasta. O ouvinte também pode se mover em sentido contrário ao da fonte ou no mesmo sentido.
Aula: Ondas sonoras: o efeito Doppler com fonte ou observador em movimento
O que mostra
O efeito Doppler é a mudança na frequência ouvida quando uma fonte sonora e um ouvinte se movem um em relação ao outro. Uma fonte em movimento emite cada crista de uma posição nova, então as cristas ficam mais juntas à frente dela e mais espaçadas atrás. Na aproximação, as cristas chegam mais vezes e a frequência ouvida é maior; no afastamento, é menor. No ar parado, f' = f·(v + vo')/(v − vs'), em que vs' e vo' são as componentes da velocidade na reta que os une. Quando a fonte passa, essas componentes mudam e o som fica mais grave aos poucos, como uma sirene de ambulância.
Como usar
Clique no botão do alto-falante para ouvir o som e acompanhe uma passagem: f' começa alta, desce suavemente passando pela frequência da fonte e termina baixa. Compare o espaçamento dos círculos à frente e atrás da fonte. Altere Velocidade da fonte e Frequência da fonte, arraste o ouvinte para mudar Distância até a estrada ou ajuste Ouvinte para Em sentido contrário à fonte. Use Pausar, Iniciar e Reiniciar para repetir uma passagem.
Parâmetros que você pode mudar
- Velocidade da fonte 0–170 m/s
- Frequência da fonte 200–1000 Hz
- Ouvinte Parado, Em sentido contrário à fonte, No mesmo sentido da fonte
- Velocidade do ouvinte 0–100 m/s
- Distância do ouvinte até a estrada 10–60 m
Perguntas para explorar
- Por que f' diminui aos poucos, em vez de pular de alta para baixa, quando a fonte passa pelo ouvinte?
- Por que f' fica igual a f um pouco depois de a fonte estar alinhada com o ouvinte, e não nesse instante?
- Com a fonte a 170 m/s, como os comprimentos de onda à frente e atrás se comparam com o da fonte parada?
