El Efecto Doppler
Si te sitúas en una carretera y escuchas la bocina de un
auto que se acerca hacia tí notarás un cambio abrupto
de frecuencia cuando el auto cruza frente a tí.
Al acercarse, la bocina suena más aguda (mayor
frecuencia) de lo que sería de estar el auto en reposo.
Al alejarse se produce el efecto contrario: La frecuencia
disminuye. Esto es el efecto Doppler.
casos
1. Fuente y receptor en movimiento respecto al aire.
Pensaremos en la senal acustica como una sucesion de pulsos separados por un intervalo ´
de tiempo constante τ (el periodo de la fuente). a Sea w la velocidad del sonido respecto
al aire y sean u1 y u2 respectivamente las velocidades de la fuente (F) y del receptor
(R) respecto al aire (Fig. 6.1). Supondremos que ni F ni R superan la barrera del sonido.
Notese que el sonido no viaja a distinta velocidad respecto al medio de propagaci ´ on´
aunque la fuente de emision se mueva a trav ´ es del mismo. Entonces, ´ v
0 = w − u2 es la
velocidad del sonido segun R y ´ λ
0 = (w − u1)τ es la longitud de onda de la senal respecto ˜
al aire, de modo que la separacion temporal entre dos pulsos seg ´ un R (el periodo ´ τ
0 que
mide el receptor) sera
donde ν
0
es, por tanto, la frecuencia recibida por R, siendo ν la frecuencia emitida por F.
Veamos ahora unos cuantos casos particulares de interes. Especificamos entre par ´ ente- ´
sis el cambio de tono que sufre el sonido: se hace mas grave (menor frecuencia) o m ´ as´
agudo (mayor frecuencia). Introducimos el cociente β = v/w donde v es la velocidad
relativa entre receptor y fuente.
2. CUANDO EL OBSERVADOR SE MUEVE CON RELACIÓN AL MEDIO Y LA FUENTE PERMAMANECE EN REPOSO
Si el observador se encuentra en reposo, percibe un sonido cuya frecuencia es f. Si se mueve hacia la fuente va al encuentro de las ondas y percibirá una frecuencia de:
2.
2. Si el observador se aleja de la fuente, la frecuencia percibida por el observador disminuye; porque Al alejarse el observador la cantidad de frentes de onda que lo alcanzan en la unidad de tiempo es menor y utilizamos la ecuación.
3. CUANDO LA FUENTE SE MUEVE CON RELACIÓN AL MEDIO Y EL
OBSERVADOR PERMANECE EN REPOSO.
Si la fuente se acerca al observador se produce un
acortamiento de la longitud de onda y la frecuencia percibida por el observador
será de.
Si la fuente se aleja su longitud de onda sufre un alargamiento y por lo tanto, la frecuencia percibida por el observador será de.
4. Si el observador y la fuente se mueven alejándose uno del otro, la frecuencia percibida por el observador será.
APLICACIONES DEL EFECTO DOPPLER
1. El efecto Doppler ha sido estudiado por los científicos y han sido capaces de utilizar dicho efecto para desarrollar numerosas aplicaciones que han hecho avanzar a la humanidad, como voy a mostrar a continuación.
Los detectores de radar lo utilizan porque son capaces de medir la velocidad de los vehículos y de las pelotas en varios deportes, aunque en este caso más de uno desearía que no hubiesen desarrollado esta aplicación cuando le ha llegado la multa por exceso de velocidad.
2. EL EFECTO DOPPLER EN MEDICINA. El uso de los ultrasonidos es una práctica muy habitual en la medicina, sobre todo durante el embarazo. La técnica está basada en un aparato que emite sonidos de frecuencia superior a los 20.000 Hz. Cuando algún objeto se interpone en la señal los ultrasonidos chocan contra dicho objeto y regresan al aparato.
Donde un ordenador los interpreta y se encarga de transformar cada ultrasonido en un punto luminoso. Dando lugar a millones de puntos, que en su conjunto forman una imagen.
3. Medición de vibraciones
Un
vibrómetro láser Doppler (LDV) es un método mediante el que se puede obtener la medición de vibraciones sin necesidad de contacto. El haz láser se dirige a la superficie a examinar desde el LDV, y la amplitud de la vibración y su frecuencia se extraen a partir del desplazamiento Doppler de la frecuencia del haz láser debido al movimiento de la superficie.
GLOSARIO:
Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de
tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.
Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido.
Tomado de
