Questão 99 — ENEM 2024Caderno azul · 2º Dia
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 f₀ 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 f₀ medidas pelo radar?
Alternativas
Resolução em Vídeo
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Física → Ondulatória → Efeito Doppler (som e ondas eletromagnéticas)
- ⚡ Nível: Médio — exige aplicar o Efeito Doppler a dois tipos de onda simultaneamente (som e rádio).
- 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Aplicar o Efeito Doppler para analisar variações de frequência percebidas por receptor fixo e por reflexão em fonte móvel.
- 🏆 Gabarito: revelado após resolução completa
🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "Como o operador percebe a sirene e qual é a relação entre a frequência refletida fᵣ e a frequência emitida f₀ pelo radar?"
- Palavras-chave decisivas: ambulância se aproxima, sirene, radar emite f₀, refletida pela dianteira, retorna com fᵣ
- Armadilha típica: Inverter o raciocínio do Doppler (confundir aproximação com afastamento) ou não perceber que o radar sofre Doppler duplo (emissão + reflexão).
- O que a resposta precisa demonstrar: Aproximação → som mais agudo para receptor fixo; reflexão em objeto que se aproxima → fᵣ > f₀.
📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Efeito Doppler (som): Quando fonte se aproxima do receptor fixo, o receptor percebe frequência maior (som mais agudo). Quando se afasta, frequência menor (mais grave).
- Efeito Doppler (reflexão — radar): O radar emite f₀. A ambulância que se aproxima "recebe" uma frequência já maior que f₀ (Doppler 1ª vez) e reflete essa frequência maior de volta ao radar (Doppler 2ª vez). O resultado é fᵣ > f₀.
- Agudo vs. grave: Frequência maior → som mais agudo; frequência menor → som mais grave.
🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: "ambulância se desloca em direção a um radar" → aproximação da fonte em relação ao receptor (operador/radar).
- Evidência 2: "ondas de rádio... refletidas pela dianteira da ambulância, retornando com frequência fᵣ" → reflexão Doppler dupla; a ambulância age como receptor que se aproxima do radar e depois como fonte que também se aproxima.
- Síntese: Para o som (sirene → operador), é caso clássico de fonte se aproximando → mais agudo. Para o radar, reflexão em objeto em aproximação → fᵣ > f₀.
🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Analisar a sirene (som)
O operador está fixo; a ambulância (fonte de som) se aproxima. Pelo Efeito Doppler: a distância entre frentes de onda diminui → comprimento de onda aparente menor → frequência aparente maior → som mais agudo.
Subpasso 4.2 — Analisar o radar (ondas de rádio)
O radar (fixo) emite ondas com frequência f₀ em direção à ambulância.
- 1ª aplicação de Doppler: a ambulância (receptor móvel se aproximando da fonte fixa) "recebe" uma frequência f₁ > f₀.
- A ambulância reflete essas ondas de volta ao radar, atuando agora como uma fonte que se aproxima do receptor (radar).
- 2ª aplicação de Doppler: o radar (receptor fixo) recebe frequência fᵣ > f₁ > f₀. Portanto, fᵣ > f₀.
Subpasso 4.3 — Selecionar a alternativa
Som mais agudo (fonte se aproxima) + fᵣ > f₀ (reflexão Doppler dupla em objeto que se aproxima) → alternativa D.
✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) Mais grave e fᵣ < f₀
❌ Incorreta: "Mais grave" corresponderia a afastamento da fonte; "fᵣ < f₀" corresponderia a objeto se afastando do radar. Ambos os raciocínios estão invertidos.
B) Mais agudo e fᵣ < f₀
❌ Incorreta: "Mais agudo" está correto para o som, mas "fᵣ < f₀" contradiz a física: objeto que se aproxima do radar produz reflexão com frequência maior.
C) Mais agudo e fᵣ = f₀
❌ Incorreta: fᵣ = f₀ ocorreria apenas se a ambulância estivesse parada. Em movimento de aproximação, a reflexão aumenta a frequência.
D) Mais agudo e fᵣ > f₀
✅ Correta: Aproximação da fonte → sirene percebida como mais aguda; reflexão Doppler dupla em objeto que se aproxima → fᵣ > f₀.
E) Mais grave e fᵣ > f₀
❌ Incorreta: Combinação inconsistente — se a ambulância se aproxima, o som é mais agudo (não grave). "fᵣ > f₀" está correto, mas a primeira parte nega a aproximação.
🏆 Gabarito: D — A ambulância em aproximação faz o operador ouvir a sirene mais aguda e causa reflexão com fᵣ > f₀ no radar (Doppler duplo).
🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Resumo do raciocínio: Aproximação → frequência percebida aumenta (mais agudo para som, fᵣ > f₀ para radar).
- Generalização: O Efeito Doppler vale para qualquer onda (som, luz, rádio). Em radares, o Doppler ocorre duas vezes (emissão + reflexão), amplificando o efeito.
- Regra mnemônica: "Chega = sobe a frequência; vai embora = desce a frequência" — aplica-se ao som e a qualquer onda.
- Aplicação real: Radares de velocidade usam exatamente esse princípio: a diferença entre f₀ e fᵣ permite calcular a velocidade do veículo.
- Dica de eliminação: Nas alternativas com duas afirmações independentes, verifique cada parte separadamente — se uma parte está errada, elimine a alternativa inteira.