1. Efecto Doppler en ondas sonoras y
ultrasónicas
Universidad de Buenos Aires
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Autores: Martino Falna
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2. Resumen
Introducción
Desarrollo Experimental
Fuentes de ultrasonido
Fuentes sonoras
Conclusiones
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3. Resumen
Utilizando las ecuaciones que describen el efecto
Doppler, se midió la velocidad relativa entre una fuente
de sonido y un receptor .
Se compararon los resultados obtenidos con la
velocidad medida mediante otro método.
Se comprobó la validez del modelo teórico que
caracteriza el efecto Doppler.
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4. Introducción
La variación en la frecuencia de una onda debida al
movimiento relativo de una fuente respecto a su
observador se conoce como efecto Doppler.
La ecuación de esta variación está dada por
vs vo
f' f
vs ve
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5. Al sumar dos ondas de altas frecuencias y muy
cercanas entre sí se puede observar batidos. Este
fenómeno permitió calcular la variación de
frecuencias, mediante la relación
f' f
f env
2
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6. Si se tiene una fuente de sonido que realiza un
movimiento circular, la velocidad que se debe
considerar para analizar el efecto Doppler es la
componente paralela a la dirección fuente-
observador v//. r
v // sen ( t )
2
r r
1 2
2 cos( t)
D D
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7. El corrimiento de la frecuencia percibida por el
observador se obtiene mediante la siguiente
ecuación
f f
f'
v //
1
vs r sen ( t )
1
2
vs r r
1 2
2 cos( t)
D D
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8. Ejemplos de este fenómeno
Sirenas en movimiento, observador en reposo.
Corrimiento del espectro visible de la radiación
electromagnética.
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10. Observaciones
Se envió una señal sinusoidal en la frecuencia de
resonancia 40730 Hz.
Al no ser la velocidad constante, se debió analizar
los datos obtenidos con el osciloscopio en el
momento en que el carrito pasaba por el
photogate.
Se sumaron la onda enviada y la recibida en el
osciloscopio y se observó la frecuencia envolvente.
Multiplicacion
La escala temporal utilizada en el osciloscopio fue
50 ms.
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11. Análisis de los resultados
Receptor se
aleja
Emisor en
reposo
Receptor se
acerca
Experiencias
Emisor se
aleja
Receptor en
reposo
Emisor se
acerca
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12. Se midió la velocidad del piezoeléctrico en
movimiento mediante dos métodos distintos.
Método 1: Photogates
Método 2: Ecuaciones del efecto Doppler
- Se calculó la frecuencia envolvente.
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13. - Se calculó la frecuencia observada, mediante la ecuación
f ' f 2 f env
- Se calculó la velocidad, mediante las ecuaciones
f' f
v vs 1 v vs 1
f f'
Se compararon los valores calculados mediante
ambos métodos, obteniendo valores
indistinguibles.
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18. Efecto Doppler con una fuente sonora
Montaje de la experiencia con movimiento circular
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19. Observaciones
La fuente emitió un sonido de una única
frecuencia, el cual se obtuvo de … Se verificó esto
realizando la transformada de Fourier.
Sample Rate
En movimiento circular se utilizaron fuentes de
frecuencias 1000 Hz y 800 Hz.
Mediciones: valor de r, de D, peso de las masas,
valor de la vel del sonido…
Se detuvo la medición cuando las masas tocaron el
suelo.
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20. Análisis de los resultados
El objetivo fue medir la variación de la frecuencia
observada durante el movimiento. Para ello se
utilizaron dos métodos.
Método 1: Ecuaciones del efecto Doppler
- Se midió la velocidad angular de la polea
inteligente y con ella se calculó V//.
r
v // sen ( t )
2
r r
1 2
2 cos( t)
D D
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21. Página 20 de 22 de V// vs T para una frecuencia de 1000 Hz
Gráfico
22. Se calculó la frecuencia observada en función del
tiempo mediante la ecuación
f
f'
v //
1
vs
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Gráfico de f’ vs T para una frecuencia de 1000 Hz
23. Método 2: Transformada de Fourier
- Se analizó la señal del micrófono tomando
intervalos de tiempo y aplicándole la
transformada.
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Amplitud vs frecuencia para la señal de 800 Hz