El efecto Doppler describe cómo la frecuencia de una onda emitida por una fuente en movimiento parece cambiar debido al movimiento relativo entre la fuente y el observador. Fue descubierto por Christian Doppler en 1842. El efecto Doppler causa que el tono de una sirena de ambulancia parezca más agudo cuando se acerca y más grave cuando se aleja. La frecuencia percibida depende de la velocidad relativa entre la fuente, el observador y la velocidad de propagación de la onda.
2. El efecto Doppler es un fenómeno físico
donde un aparente cambio de
frecuencia de onda es presentado por
una fuente de sonido con respecto a su
observador cuando esa misma fuente se
encuentra en movimiento. Este fenómeno
lleva el nombre de su descubridor,
Christian Andreas Doppler, un
matemático y físico austríaco que
presentó sus primeras teorías sobre el
asunto en 1842.
3. Para que exista el sonido son necesarias dos cosas,
por un lado una fuente de vibración mecánica y por
el otro un medio elástico a través del cual se
propague la perturbación. Ahora bien, cómo
percibimos este sonido depende de si la fuente o el
receptor están en movimiento.
El efecto Doppler establece el cambio de frecuencia
de un sonido, de acuerdo con el movimiento relativo
entre la fuente del sonido y el receptor. Este
movimiento puede ser de la fuente, del observador o
de los dos. El efecto puede observarse en todo tipo
de ondas y los ejemplos más conocidos se refieren
tanto a ondas sonoras como electromagnéticas.
4. Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los
que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las
ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas
ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede
parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel
del mar (unos 1.235 km/h), sin embargo se trata de
aproximadamente un 4% de la velocidad del sonido, fracción
suficientemente grande como para provocar que se aprecie
claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más
agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo
pasa al lado del observador.
5.
6. Donde :
fo = frecuencia que percibe el observador
(también se usa como fr o frecuencia de la señal
recibida).
ff = frecuencia real que emite la fuente (también
se usa como fe o frecuencia de la señal emitida)
vs = velocidad del sonido (343 m/s) CONSTANTE
vo = velocidad del observador (también se usa
como vr o velocidad del receptor)
vf = velocidad de la fuente (también se usa
como ve o velocidad del emisor)
7. NOTA IMPORTANTE:
Si el observador se acerca a la fuente
emisora, el signo en el numerador será +
(más) y simultáneamente el signo en el
denominador será – (menos).
Ahora, si el observador se aleja de la
fuente emisora, el signo en el numerador
será – (menos) y simultáneamente el signo
del denominador será + (más).
8. La radio emite un sonido con frecuencia de 440 Hz
El mono (perdón, el receptor u observador) camina
hacia la fuente (la radio, fija) con velocidad de 20 m/s
Pregunta: ¿con qué frecuencia recibe el sonido el
receptor?
Analicemos los datos que tenemos:
fo = x (desconocida): frecuencia que percibe el
observador
ff = 440 Hz: frecuencia real que emite la fuente
vs = 343 m/s: velocidad del sonido
vo = 20 m/s: velocidad del observador (con signo + ya
que se acerca a la fuente)
vf = 0: velocidad de la fuente (fuente en reposo)
9.
10. Nótese que la velocidad de la fuente (la radio) es 0
(cero) pues se haya en un lugar fijo, no tiene
movimiento.
Respuesta:
El receptor (el mono) percibe el sonido con una
frecuencia de 466 Hz.
La clave para resolver este y otros ejercicios está en
saber colocar el signo de suma o de resta a la
velocidad del receptor y la del emisor.