Estimando a velocidade de uma móvel com auxílio do efeito doppler

Páginas: 8 (1920 palavras) Publicado: 9 de outubro de 2014
Estimando a rapidez de um móvel com auxílio do
efeito Doppler
Ismael de Lima e Luciano Mentz
Resumo: O objetivo desse trabalho foi utilizar a aquisição de dados
coletados em um computador para estimar a rapidez de uma fonte
sonora acoplada a uma bicicleta em movimento. Para isso captamos
o som com o microfone interno do notebook, analisamos o espectro
de frequências do áudio gravadodurante a aproximação e
afastamento da bicicleta e, utilizando a equação do efeito Doppler,
encontramos resultados plausíveis com a rapidez da fonte sonora.
Abstract: The aim of this study was to use the acquisition of data
collected on a computer to estimate the speed of a bicycle attached to
a moving sound source. For this we capture the sound with the
internal microphone of the notebook, weanalyze the frequency
spectrum of the audio recorded during the approach and retraction of
the bike and using the equation of the Doppler effect, we found
plausible results with the speed of the sound source.

Introdução
O efeito Doppler é um fenômeno ondulatório muito conhecido por parte dos alunos
do ensino médio devido a sua massiva presença no cotidiano. Dispositivos como o radar e
osaparelhos de imagem por ultra-som, ou mesmo no simples fato de observar-se um veículo
automotor aproximando-se ou afastando-se, são exemplos de grande valia para o professor
na hora de motivar o educando durante o processo de ensino-aprendizagem. Outra
ferramenta poderosa é o laboratório: fazer o aluno “colocar a mão na massa“ pode ajudar na
significação dos conceitos relativos ao estudo dafísica ondulatória.
Propomos nesse trabalho estimar a rapidez de um móvel portador de uma fonte
sonora mediante análise dos dados coletados por um notebook convencional. A fonte sonora
escolhida e utilizada na geração das ondas sonoras no experimento foi um smartphone por
ser um dispositivo de amplo uso – as vezes de maneira inapropriada e escondida - no meio
escolar. Um computador que possua ummicrofone interno e um software gravador de áudio
provido da função de gerar um espectro de frequências do áudio gravado foram utilizados
para coleta e análise de dados. Nesse caso escolhemos o software Audacity, o qual cumpre
de maneira eficaz essas funções. Para colocar a fonte sonora em movimento elegemos a
bicicleta, pois trata-se de um meio de transporte sustentável, seguro para a faixaetária dos
alunos de ensino médio e que traz um pouco de diversão para o experimento.
Com a fonte sonora acoplada à bicicleta, gravamos o som em um arquivo de áudio
no computador e, utilizando apropriadamente as funções do programa em que o áudio foi
gravado, determinamos as frequências observadas durante a aproximação da fonte em
relação ao microfone e também durante o seu afastamento. Essesdados, juntamente com a
temperatura ambiente e pressão atmosférica do lugar onde foi realizado o experimento
(dados que permitem determinar a velocidade do som no local), estimamos a velocidade da
bicicleta com auxílio da equação do efeito Doppler.

Embasamento Teórico
Quando uma fonte encontra-se em repouso e emite uma onda sonora, essa se
propaga tridimensionalmente com uma rapidezconstante. A razão entre a rapidez (v) da
onda no meio e a frequência (f) emitida pela onda sonora determina o comprimento de onda.

Equação 1

.

Figura 1 - fonte em repouso em relação os observadores

Entretanto, se existir movimento relativo entre a fonte sonora e um observador, haverá
uma modificação no comprimento de onda – e na frequência – que depende da velocidade
relativa entre a fontee o observador. Essa variação na altura sonora é um fenômeno
ondulatório conhecido como efeito Doppler.
No instante que a fonte e/ou o observador se movimentam de modo a aproximaremse, o intervalo de tempo entre duas frentes de onda consecutivas diminui. Desse modo, o
observador irá sentir aumento da frequência do som, ficando mais agudo. Quando
observador e fonte se afastam, o intervalo...
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