Exercícios: Sonar e ecolocalização

Um navio de investigação do Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA) mede a profundidade do mar com um sonar. O sonar emite um pulso de ultrassons na vertical, para o fundo, e o eco é registado $0,4\ \text{s}$ depois da emissão. A velocidade de propagação do som na água do mar é $1\ 500\ \text{m/s}$. O esquema da figura representa a situação.

1. a) Calcula a distância percorrida pelo pulso de ultrassons desde a emissão até à receção do eco.
2. b) Determina a profundidade do mar nesse local.
3. c) Explica, por palavras tuas, o princípio de funcionamento do sonar, referindo a emissão, a propagação, a reflexão e a receção do sinal.

Os morcegos orientam-se e caçam na escuridão por ecolocalização: emitem gritos de ultrassons e interpretam os ecos que recebem de volta. Um morcego emite um grito na direção de um inseto que se encontra parado a $3,4\ \text{m}$. A velocidade de propagação do som no ar é $340\ \text{m/s}$.

1. a) Determina o tempo que decorre entre a emissão do grito e a chegada do respetivo eco aos ouvidos do morcego.
2. b) À medida que se aproxima da presa, o morcego emite gritos cada vez mais frequentes. Relaciona este comportamento com o tempo de espera pelo eco e com a necessidade de informação cada vez mais atualizada sobre a posição da presa.
3. c) Quanto maior a frequência de uma onda, menor é o seu comprimento de onda, e um obstáculo só reflete apreciavelmente ondas cujo comprimento de onda seja da ordem do seu tamanho ou menor. Com base nestas ideias, explica por que razão os morcegos usam ultrassons, e não sons graves, para detetar insetos de poucos milímetros.
4. d) Os golfinhos também se orientam por ecolocalização, mas debaixo de água. Indica uma semelhança e uma diferença entre a ecolocalização do morcego e a do golfinho, referindo o meio de propagação do som.