Question

Os radares comuns transmitem microondas que refletem na água, gelo e outras partículas na atmosfera. Podem, assim, indicar apenas o tamanho e a distância das partículas, tais como gotas de chuva. O radar Doppler, além disso, é capaz de registrar a velociadade e a direção na qual as partículas se movimentam, for- necendo um quadro do fluxo de ventos em diferentes elevações. Nos Estados Unidos, a Nexrad, uma rede de 158 radares Doppler, montada na década de 1990 pela Diretoria Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), permite que o Serviço Meteorológico Nacional (NWS) emita alertas sobre situações do tempo potencialmente perigosas com um grau de certeza muito maior. O pulso da onda do radar ao atingir uma gota de chuva, devolve uma pequena parte de sua energia numa onda de retorno, que chega ao disco do radar antes que ele emita a onda seguinte. Os radares da Nexrad transmitem entre 860 a 1300 pulsos por segundo, na frequência de 3000 MHz. No radar Doppler, a diferença entre as frequências emitidas e recebidas pelo radar é dada por f = (2ur/c)f0 onde ur é a velocidade relativa entre a fonte e o receptor, c = 3,0 108 m/s é a velocidade da onda eletromag- nética, e f0 é a frequência emitida pela fonte. Qual é a velocidade, em km/h, de uma chuva, para a qual se registra no radar Doppler uma diferença de frequência de 300 Hz? A) 1,5 km/h. B) 5,4 km/h. C) 15 km/h. D) 54 km/h. E ) 108 km/h.

Answer 1

A resposta correta é a D) 54 km/h

O Efeito Doppler consiste em um fenômeno físico que acontece entre as ondas, emitidas ou refletidas, por um objeto que está em movimento em relação a um observador.

Assim, para  calcularmos a velocidade de uma chuva, para a qual se registra no radar Doppler, iremos utilizar a seguinte relação:

f = (2ur/c)f

onde:

• c = 3,0108 m/s (velocidade da onda eletromagnética)
• f = 300 Hz (diferença entre a frequência emitida e recebida pelo radar)
• Ur = ? (velocidade relativa, ou seja, o que queremos encontrar)
• Fo = 3000 MHz ou $3000.10^{6}$ Hz (frequência emitida pela fonte)

Assim, substituindo os valores na formula temos:

$300 = (\frac{2 *Ur}{3.10^{8} } )*3000.10^{6}$

Ur = 15 m/s

Como a questão nos pede em km/h, precisaremos multiplicar a velocidade por 3,6 para podermos realizar a conversão. Logo:

15 * 3,6 = 54 km/h

Espero ter ajudado, bons estudos :)