Questão 99 do ENEM 2024 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar o fenômeno ondulatório conhecido como Efeito Doppler. Esse efeito descreve a alteração na frequência percebida de uma onda quando há movimento relativo de aproximação ou afastamento entre a fonte emissora e o observador. É importante lembrar que o Efeito Doppler é válido para qualquer tipo de onda, seja ela mecânica (como o som) ou eletromagnética (como as ondas de rádio do radar).

A regra geral do Efeito Doppler é simples:

• Na aproximação entre fonte e observador, as frentes de onda são "espremidas", o que resulta em uma frequência percebida maior do que a emitida.
• No afastamento, as frentes de onda são "esticadas", resultando em uma frequência percebida menor.

O enunciado nos diz que a ambulância está se aproximando do radar. Vamos analisar as duas situações descritas na questão com base nessa informação.

O som da sirene

A sirene da ambulância emite ondas sonoras. Como a ambulância (fonte) está se aproximando do operador do radar (observador), a frequência do som percebido pelo operador será maior do que a frequência real emitida pela sirene. Na acústica, uma frequência maior corresponde a um som mais agudo. Portanto, o operador percebe o som da sirene mais agudo do que ele realmente é.

As ondas do radar

O radar emite ondas de rádio com uma frequência inicial $f_0$. Aqui, temos um caso de "Doppler duplo", pois a onda vai até a ambulância e volta:

1. Na ida: A ambulância está se aproximando do radar, então ela "recebe" as ondas de rádio com uma frequência maior que $f_0$.
2. Na volta (reflexão): A ambulância reflete essas ondas de volta para o radar. Como ela continua se aproximando, atua como uma fonte em movimento em direção ao radar, aumentando ainda mais a frequência da onda refletida.

Como resultado desse processo de aproximação contínua, a frequência da onda refletida que retorna ao radar, $f_r$, será maior do que a frequência original emitida, $f_0$. Ou seja, temos a relação $f_r > f_0$.

Juntando as duas conclusões, durante a aproximação, o operador percebe o som da sirene mais agudo do que o emitido, e a relação entre as frequências do radar é $f_r > f_0$.