Questão 94 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

A situação descrita é um caso clássico de Efeito Doppler: uma fonte sonora $A$ se desloca em linha reta com velocidade constante, e um observador $O$ situado um pouco ao lado dessa trajetória detecta a frequência $f_o(t)$ ao longo do tempo.

O Efeito Doppler diz que a frequência percebida depende do movimento relativo entre fonte e observador:

1. Enquanto a fonte se aproxima do observador, as frentes de onda chegam mais próximas umas das outras. O comprimento de onda aparente diminui e a frequência percebida aumenta — é o som mais agudo de uma sirene que se aproxima. Logo, no início, $f_o(t)$ é maior que a frequência real $f_A$.

2. Depois que a fonte passa e começa a se afastar, as frentes de onda chegam mais espaçadas: o comprimento de onda aparente aumenta e a frequência percebida diminui — o som fica mais grave. No final, $f_o(t)$ é menor que $f_A$.

3. A transição entre esses dois patamares. Como o observador não está exatamente sobre a linha por onde a fonte passa, mas ligeiramente ao lado, a componente da velocidade na direção observador–fonte varia de modo suave e contínuo, não abrupto. Por isso a frequência não salta como um degrau: ela decresce gradualmente do valor mais alto para o mais baixo, cruzando o nível de $f_A$ no instante em que a fonte está o mais perto possível do observador.

Reunindo as três etapas, o esboço esperado tem a forma: um patamar alto (aproximação) $\rightarrow$ uma transição suave e decrescente (passagem) $\rightarrow$ um patamar baixo (afastamento), sempre com $f_o(t) > f_A$ no começo e $f_o(t) < f_A$ no fim.

O gráfico que reproduz exatamente esse comportamento — frequência inicialmente acima de $f_A$, queda gradual e estabilização abaixo de $f_A$ — é o da alternativa D.