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Las ondas interaccionan con objetos de múltiples formas:ReflexiónRefracciónDispersiónDifracciónAbsorción Cuando hay movimi...
Pero empecemos por el principio: onda
Descripción de una onda, característicasPeriodicidad en el espacio (longitud de onda)Periodicidad en el tiempo (frecuencia...
El Efecto DopplerSi un observador se mueve con respecto al foco productor de ondas, lavelocidad con que las observa propag...
El Efecto Doppler
J. C. Doppler                                 Su experimento duro dos días y para ello contrató                           ...
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La barrera del sonidoVs = 0        Vs < C (Match 0,7)   Vs > C (Match 1,4)  1,01                   2,45
La barrera del sonido                                       En el momentoFrentes deondas de                              e...
¿Se mueve el agua en alguna e lasdos fotos?¿En qué dirección?
El efecto Doppler con ondas de sonido (casi siempre ultrasonidos, en realidad) seusa, en combinación con la ecografía, par...
Del sonido a la luz
La frecuencia de una onda sonora la percibimos como su tono (la nota)      La frecuencia de una onda luminosa la percibimo...
Las ondas electromagnéticas también sufren el efecto Doppler(bueno, Doppler- Fizeau, que es éste último el que lo corrobor...
Con el efecto Doppler en ondas de radio (radar) se puede medir la velocidad deun coche (como se hace en la gestión del trá...
En astronomía sirve para saber la velocidad de movimiento de estrellas y galaxias,gracias a eso se descubrió la expansión ...
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Recapitulación. Mapa mental                                                            El efecto Doppler enPresentación de...
FIN                                         You see?                                       People get it!                 ...
Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0       ...
Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0       ...
Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0       ...
Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0       ...
Deducción del desplazamiento Dopplert=0                   dt=P           Ve P             V0 P                            ...
Deducción del desplazamiento Dopplert=0                 dt=P         Ve P             V0 Pt=t                             ...
Deducción del desplazamiento Doppler  Vs (t-0) = d + V0 t                                   d = t (Vs – V0 )  Vs (t’-P) = ...
Deducción del desplazamiento Dopplerf (Vs - V0 ) = f ’ (Vs – Ve) •Es curioso notar que el resultado no es el mismo si quie...
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Presentación divulgativa sobre el efecto Doppler

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  1. 1. El efecto Doppler,del ruido de la F1 al descubrimiento de planetas extrasolares Joaquín Sevilla Universidad Pública de Navarra Learn & Teach, Pamplona, Agosto de 2012
  2. 2. http://www.youtube.com/watch?v=3MNWPSdVuxI
  3. 3. Las ondas interaccionan con objetos de múltiples formas:ReflexiónRefracciónDispersiónDifracciónAbsorción Cuando hay movimiento a velocidades comparables con la de propagación de la onda aparece el efecto Doppler
  4. 4. Pero empecemos por el principio: onda
  5. 5. Descripción de una onda, característicasPeriodicidad en el espacio (longitud de onda)Periodicidad en el tiempo (frecuencia)Transporte de energía (velocidad de propagación)
  6. 6. El Efecto DopplerSi un observador se mueve con respecto al foco productor de ondas, lavelocidad con que las observa propagarse no coincide con la velocidadintrínseca de propagación de las ondas, sino que está influenciada por lavelocidad a la que se mueve el observador. Al ser distinta la velocidad depropagación observada, también lo será la frecuencia
  7. 7. El Efecto Doppler
  8. 8. J. C. Doppler Su experimento duro dos días y para ello contrató a un grupo de trompetistas que ubicó abordo de un tren de carga al que hacia desplazar a diferentes velocidades, acercándose o alejándose de otro grupo de refinados músicos vieneses cuyo trabajo consistía en registrar los tonos de la notas musicales producidas por los trompetistas. Este experimento probó eficazmente lo que Doppler había imaginado. Lo publicó en 1842Johann Christian Doppler (1803-1853) Fizeau extendió adecuadamente el efecto a las ondas luminosas. Ocurre en todo tipo de ondas
  9. 9. La historia del experimento de Doppler es un ejemplo de que la relación entre músicay ciencia no es unidireccional… por cierto, ¿es creíble? ¿A qué velocidad tendría que irel tren para cambiar una nota (p. ej. De LA a SI): La fórmula la buscamos en un libro, pero por si alguien tiene interés, al final de la presentación hay una demostración gráfica de la misma
  10. 10. Por cierto, puestos a cuantificar es importante repara en el ángulo.El ejercicio anterior está hecho suponiendo que el receptor está prácticamente en lavía del tren, de forma que esté en el punto de máxima compresión de la ondaMáxima MáximaExpansión compresión La fórmula está deducida para los casos máximos (azul y rojo en la figura), para otras direcciones (como la verde) hay que tomar la “proyección” dela velocidad en esa dirección, lo que resulta en un COS(ángulo) en la fórmula
  11. 11. Ese efecto del ángulo es el que hace que la transición entre el sonido de acercarse(iiiii) y el de alejarse (uuuu) sea suave, pasando por todos los sonidos intermedios.Por cierto, justo cuando estamos en la perpendicular del movimiento (cuandotenemos a Fernando Alonso justo enfrente) oímos el ruido tal cual se emite, sin efectoDopplerEsto, matemáticamente, se recoge en el hecho de que el cos(90)=0, con lo que en lafórmula efecto se anula
  12. 12. La barrera del sonidoVs = 0 Vs < C (Match 0,7) Vs > C (Match 1,4) 1,01 2,45
  13. 13. La barrera del sonido En el momentoFrentes deondas de exacto de pasarchoque la barrera se puede sondensar vapor de agua
  14. 14. ¿Se mueve el agua en alguna e lasdos fotos?¿En qué dirección?
  15. 15. El efecto Doppler con ondas de sonido (casi siempre ultrasonidos, en realidad) seusa, en combinación con la ecografía, para medir flujos sanguíneos dentro del cuerpo O caudales en tuberías industriales
  16. 16. Del sonido a la luz
  17. 17. La frecuencia de una onda sonora la percibimos como su tono (la nota) La frecuencia de una onda luminosa la percibimos como su colorLa inmensa mayoría de la radiación electromagnética no la percibimos directamente.
  18. 18. Las ondas electromagnéticas también sufren el efecto Doppler(bueno, Doppler- Fizeau, que es éste último el que lo corroboró) En vez de grave y agudo, aquí se van al rojo o al azul
  19. 19. Con el efecto Doppler en ondas de radio (radar) se puede medir la velocidad deun coche (como se hace en la gestión del tráfico)También se puede ver si hay gotas de agua moviéndose, lluvia, como hacen losradares meteorológicos
  20. 20. En astronomía sirve para saber la velocidad de movimiento de estrellas y galaxias,gracias a eso se descubrió la expansión del universo, la constante de Huble, etc. Claro, que para eso hay que saber cual es su emisión en reposo (la nota que tocan los trompetistas). Eso es posible dado que se conocen bien los “espectros de emisión” de los materiales que componen las estrellas. http://www.nrao.edu/pr/2001/m33gas/
  21. 21. Más recientemente se usa en la detección de planetas extrasolares Un planeta (gordo) orbitando una estrella la hace girar (alrededor del centro de masas del sistema), y ese giro, si pilla en un plano paralelo a la tierra, producirá una titilación de la luz emitida entre el rojo y el azulSi la tierra pilla exactamente en el plano de girodel planeta, se producirán “tránsitos” que seaprecian en la intensidad recibida, pero es unacondición muy restrictiva
  22. 22. Recapitulación. Mapa mental El efecto Doppler enPresentación del o. electromagnéticasefecto Doppler Repaso delRepaso del espectro EMconcepto de onda Ejemplo de coches y trenes Definición del corrimiento A/RDefinición del J. C. Doppler y elefecto Doppler descubrimiento Aplicaciones de Aplicaciones en Cuantificación, cál radar astronomía culo de 1 caso La barrera del sonido Aplicaciones del El efecto Doppler, Doppler sonoro del ruido de la F1 al descubrimiento de planetas extrasolares
  23. 23. FIN You see? People get it! Y si no, ya estás tardando en preguntarPara los muy cafeteros, a continuación se incluye una deducción de la ecuacióndel efecto Doppler a partir de planteamientos geométricos sencillos
  24. 24. Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0 Instante inicial. El emisor emitet=0 un máximo de la onda. d
  25. 25. Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0 Instante inicial. El emisor emitet=0 un máximo de la onda. d Tras un período (del emisor) set=P emite un segundo máximo Ve P V0 P
  26. 26. Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0 Instante inicial. El emisor emitet=0 un máximo de la onda. d Tras un período (del emisor) set=P emite un segundo máximo Ve P V0 P Vs (t-0)t=t En el instante t el observador recibe el primer máximo emitido Ve t V0 t
  27. 27. Deducción del desplazamiento DopplerHay un emisor y un observador que se mueven con velocidades respectivas ve y v0 Instante inicial. El emisor emitet=0 un máximo de la onda. d Tras un período (del emisor) set=P emite un segundo máximo Ve P V0 P Vs (t-0)t=t En el instante t el observador recibe el primer máximo emitido Ve t V0 t Vs (t’-P) En el instante t’ elt = t’ observador recibe el Ve t’ V0 t’ segundo máximo emitido (t’-t)=P’ período en recepción
  28. 28. Deducción del desplazamiento Dopplert=0 dt=P Ve P V0 P Vs (t-0) = d + V0 t Vs (t-0)t=t Ve t V0 t Vs (t’-P)t = t’ Ve t’ V0 t’
  29. 29. Deducción del desplazamiento Dopplert=0 dt=P Ve P V0 Pt=t Vs (t’-P) = d - Ve P + V0 t’ Ve P d Vs (t’-P)t = t’ V0 t’ Ve t’
  30. 30. Deducción del desplazamiento Doppler Vs (t-0) = d + V0 t d = t (Vs – V0 ) Vs (t’-P) = d - Ve P + V0 t’ Vs (t’-P) = t (Vs – V0 ) - Ve P + V0 t’Vs t’- Vs P = t (Vs – V0 ) - Ve P + V0 t’Vs t’- Vs P = t (Vs – V0 ) - Ve P + V0 t’ (t’ – t) (Vs - V0 ) = P (Vs – Ve)t’ (Vs - V0 ) - t (Vs – V0 ) = P (Vs – Ve) P’ (Vs - V0 ) = P (Vs – Ve)Dado que la frecuenciaes el inverso del período f (Vs - V0 ) = f ’ (Vs – Ve)
  31. 31. Deducción del desplazamiento Dopplerf (Vs - V0 ) = f ’ (Vs – Ve) •Es curioso notar que el resultado no es el mismo si quien se mueve es el emisor o si es el receptor (u observador). •Los signos de las velocidades son los necesarios para que se cumpla la observación fenomenológica: si emisor y receptor se acercan la frecuencia se percibe más aguda y viceversa

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