Os Fenômenos do Contínuo

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO

INSTITUTO DO MAR

INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MAR

Paulo Henrique Costa Souza – 147998 

Fenômenos do Contínuo

Efeito Doppler em carros de Fórmula 1

Santos

2021

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Sumário

INTRODUÇÃO        1

DESENVOLVIMENTO        2

CONCLUSÃO        5

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        6

INTRODUÇÃO

        Nos eventos de automobilismo é comum para as pessoas que acompanham as competições presencialmente e para aquelas que acompanham através de transmissão na televisão notarem que os motores dos automóveis emitem sons com frequências diferentes dependendo da posição em que o veículo se encontra em relação ao receptor, seja ele a plateia ou os microfones de captação. Neste trabalho pretendemos explicar a razão pela qual esse fenômeno ocorre, a relação dele com o estudo da ondulatória e, a partir dessa compreensão encontrar a frequência real emitida por um desses veículos com a realização de cálculos.

        Optou-se por se basear nos famosos veículos monopostos da Fórmula 1 pela sua maior popularidade e apelo perante o público, já que essa é a categoria mais popular do automobilismo.

        O efeito Doppler possui inúmeras finalidades em aplicações científicas e tecnológicas, e justamente por esse motivo foi decidido mostrar uma de suas aplicações.

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DESENVOLVIMENTO

        Nas corridas automobilísticas e, em especial, na Fórmula 1 o som emitido pelos motores dos carros são facilmente reconhecidos pelo público, contudo, o que se nota é que esse som característico pode ser mais agudo quando o carro se aproxima do ouvinte, e, quando o carro se afasta esse som passa a ser mais grave.

        Isso acontece porque a frequência depende do movimento relativo entre a fonte sonora, no nosso contexto, o carro de Fórmula 1, e o ouvinte. Os sons mais graves correspondem a frequências menores e os sons agudos correspondem a frequências maiores. Para o ouvido de um ser humano comum isso varia de aproximadamente 20 Hertz (Hz) até 20.000 Hz.

        Este fenômeno foi observado e descrito inicialmente pelo físico Christian Andreas Doppler em 1842 e por isso leva o nome de Efeito Doppler. O Efeito Doppler em ondas sonoras, onde nosso exemplo se enquadra, baseia-se justamente na dinâmica da relação entre a fonte sonora e o receptor.

        Para comprovar esse fenômeno proposto por Doppler, o químico holandês Christoph Ballot realizou um experimento em 1845 onde três músicos tocaram uma mesma nota com seus instrumentos em um vagão de trem aberto enquanto o trem se movimentava, do lado de fora haviam ouvintes espalhados próximos à linha do trem e junto com os músicos havia ainda uma pessoa no vagão. Os ouvintes que estavam fora do vagão relataram que as notas discerniam de acordo com o deslocamento do trem, já o ouvinte que estava no vagão junto aos músicos não notou diferença do som produzido (Romualdo, 2019).

[pic 1]

        No caso de um veículo parado o ouvinte escutaria o som com a frequência real emitida.

[pic 2]

        Quando a fonte sonora se move em direção ao observador, ou vice-versa, as ondas levarão menos tempo para chegar ao ouvinte, logo, um aumento na frequência poderá ser notado. Entretanto, caso a fonte sonora se mova na direção contrária ao observador, ou vice-versa, as ondas levarão mais tempo para chegar ao ouvinte, logo, sua frequência diminuirá.

        Dessa maneira temos 4 particularidades, no caso do ouvinte se aproximar e a fonte permanecer estática a frequência observada será maior que a frequência real, no segundo caso se o ouvinte se afastar da fonte, a frequência observada será menor que a frequência real. No caso de a fonte estar se aproximando e o ouvinte permanecer parado a frequência observada será maior, no último caso, onde a fonte se afasta do ouvinte a frequência observada será menor do que a frequência real.

        Baseado no modelo de Dias (2009), podemos utilizar o software livre Audacity, voltado para a edição de áudio, para que encontremos a frequência observada de um automóvel se aproximando do ouvinte.

        A partir da gravação de uma corrida podemos exportar o áudio para o programa e trabalhar com as ondas sonoras geradas por um carro passando rapidamente ao lado do microfone.

[pic 3]

        Sabemos que a frequência é o número de oscilações (n) de uma onda por um intervalo de tempo (Δt), a partir disso temos a equação 1: