Questão 1

IME 2013

Física

[IME- 2013/2014 - 2ª fase]

O cérebro humano determina a direção de onde provém um som por meio da diferença de fase entre as ondas sonoras que chegam ao ouvido. Um carro que se aproxima de um pedestre a uma velocidade de 36 km/h faz soar continuamente a buzina, cuja frequência é 1200 Hz. Calcule a diferença de fase, em graus, entre o som que chega ao ouvido direito e o som que chega ao ouvido esquerdo do pedestre.

Dados:

• velocidade do som no local: 340 m/s;

• distância entre os ouvidos do pedestre: 20 cm;

• o pedestre está voltado para o norte;

• o carro se move no sentido leste-oeste diretamente para o local onde se encontra o pedestre.

Gabarito:

Resolução:

Calculando a frequência ouvida pelo observador devido ao efeito Doppler:

$frac{f_{obs}}{v_{som}} = frac{f_{emit}}{v_{som} - v}$

$f_{obs} = v_{som} cdot frac{f_{emit}}{v_{som} - v}$

$f_{obs} = 340 cdot frac{1200}{340-10}$

$f_{obs} = frac{13600}{11}$

A diferença de fase é causada pelo intervalo de tempo que o som leva para percorrer a distância entre as orelhas do observador, isto é, 20 centímetros:

$Delta t = frac{0,2}{340} Rightarrow Delta t = frac{1}{1700} s$

Para sabermos a diferença de fase $Delta heta$ utilizaremos equações de cinemática circular:

$omega _{observador} = 2 pi cdot f_{observador}$

$Delta heta = omega _{observador} cdot Delta t$

$Delta heta = 2pi f_{observador} cdot Delta t$

$Delta heta = 2pi cdot frac{13600}{11} cdot frac{1}{1700} = frac{16}{11} pi rad$

Isso equivale a aproximadamente 262 º.

Questões relacionadas

Questão 16

[IME - 2013/2014 - 1a fase] Dois corpos iguais deslizam na mesma direção e em sentidos opostos em um movimento retilíneo uniforme, ambos na mesma velocidade em módulo...

Ver questão

Questão 17

[IME - 2013/2014 - 1a fase] Um espelho plano gira na velocidade angular constante ω em torno de um ponto fixo P, enquanto um objeto se move na velocidade v, de módulo constante...

Ver questão

Questão 19

[IME - 2013/2014 - 1a fase] Uma buzina B localizada na proa de um barco, 1 m acima da superfície da água, é ouvida simultaneamente por uma pessoa P na margem, a 20 m de dist&ac...

Ver questão

Questão 20

[IME - 2013/2014 - 1a fase] A figura acima mostra uma viga em equilíbrio. Essa viga mede 4 m e seu peso é desprezível. Sobre ela, há duas cargas concentradas, sendo uma...

Ver questão