EFECTO DOPPLER
Se le llama efecto doppler
a la variación de la frecuencia registrada por el observador, como consecuencia
del movimiento relativo de la fuente y del observador.
Este fenómeno fue
estudiado por el físico austriaco Christian Johann Doppler quien mostró en 1842
que este efecto es válido para todo tipo de ondas de sonido y luminosas. Así el
tono del ulular de la sirena es más alto cuando esta se aproxima al observador
y más bajo cuando se aleja comparados con la señal registrada por el observador
cuando este y la fuente están en reposo. Los efectos sobre la frecuencia son
los mismos si ahora es el observador quien se mueve respecto a la fuente con la
misma velocidad relativa.
En este caso la variación
de la amplitud de las ondas se detecta por cambios de color, de esta manera,
cuando la fuente de luz se acerca a un observador se torna de color azul,
corrimiento al azul (blueshift) por un ancho de banda más corto y cuando se
aleja se torna de color rojo, corrimiento al rojo (redshift) por un ancho de
banda más largo.
Imaginemos
que un observador O se mueve hacia una fuente S que se encuentra en reposo. El
medio es aire y se encuentra en reposo. El observador O comienza a desplazarse
hacia la fuente con una velocidadLa fuente de sonido emite un sonido de velocidad, frecuencia
f y longitud de onda. Por lo tanto, la
velocidad de las ondas respecto del observador no será la v del aire, sino la
siguiente:
Sin embargo, no debemos
olvidar que como el medio no cambia, la longitud de onda será la misma, por lo
tanto si:
Pero como mencionamos en la primera explicación de
este efecto, el observador al acercarse a la fuente oirá un sonido más agudo, esto
implica que su frecuencia es mayor. A esta frecuencia mayor captada por el
observador se la denomina frecuencia aparente y la simbolizaremos con f'.
Analicemos el caso contrario:
Cuando
el observador se aleje de la fuente, la velocidad v' será y de manera análoga podemos deducir que . En este caso la
frecuencia aparente percibida por el observador será menor que la frecuencia
real emitida por la fuente, lo que genera que el observador perciba un sonido
de menor altura o más grave.
De estas dos situaciones
concluimos que cuando un observador se mueve con respecto a una fuente en
reposo, la frecuencia aparente percibida por el observador es:
Ahora consideraremos el
caso donde el observador se encuentra en reposo y la fuente se mueve. Cuando la
fuente se desplace hacia el observador, los frentes de onda estarán más cerca
uno del otro. En consecuencia, el observador percibe sonidos con una menor
longitud de onda. Esta diferencia de longitud de onda puede expresarse como:
Por tanto, la longitud de
onda percibida será:
Haciendo un razonamiento
análogo para el caso contrario (fuente alejándose), podemos concluir que la
frecuencia percibida por un observador en reposo con una fuente en movimiento
será:
ROGOBERTO BAUTISTA SOTO Y GABRIELA BARROSO NERY NO ENVIARON ARCHIVOS
ResponderEliminarProcuren no transcribir la información redacten ustedes!
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