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.
El sonido
Para poder entender de qué se trata el efecto Doppler primero debemos entender algunos principios básicos de la física y el sonido.
Primero que nada debemos aclarar que el sonido viaja en ondas, estas ondas a su vez viajan a una velocidad bastante rápida, más exactamente a 331,5 m/s. Es claro que esta velocidad varía dependiendo del medio por el que viaja, así por ejemplo la velocidad antes mencionada corresponde al sonido que viaja a través del aire.
Seguramente alguna vez hayas visto una onda de sonido, tal vez en la televisión o en algún programa de manipulación de sonido. Bueno, estas ondas que crecen y decrecen son realmente lo que nuestro oído escucha. Pueden variar y no ser constantes como mostraremos en el ejemplo del efecto Doppler más abajo.
El efecto Doppler
El efecto Doppler no es simplemente funcional al sonido, sino también a otros tipos de ondas, aunque los humanos tan solo podemos ver reflejado el efecto en la realidad cuando se trata de ondas de sonido.
El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente en relación a su observador. Si queremos pensar en un ejemplo de esto es bastante sencillo.
Seguramente más de una vez hayas escuchado la sirena de un coche policía o de una ambulancia pasar frente a ti. Cuando el sonido se encuentra a mucha distancia y comienza a acercarse es sumamente agudo hasta que llega a nosotros.
Cuando se encuentra muy cerca nuestro el sonido se hace distinto, lo escuchamos como si el coche estuviera parado. Luego cuando continúa su viaje y se va alejando lo que escuchamos es un sonido mucho más grave.
Esto ocurre ya que las ondas aparentan comenzar a juntarse al mismo tiempo que el coche se dirige hacia una dirección. La imagen de abajo explica mejor esta idea sobre las ondas y la velocidad de los coches.
Como pueden ver en la imagen, el micrófono capta el sonido producido por el coche verde con una onda menos intensa y menos aguda, lo mismo que pasaría si nosotros estuviésemos en el lugar del micrófono. Por otro lado, el coche anaranjado que va avanzando presenta ondas con mucha más intensidad y por tanto también mucho más agudas.
Fórmula ver explicación
Efecto Doppler ejercicios resueltos
Fórmula ver explicación
Siendo
f la frecuencia del sonido ,
f ’ la frecuencia que percibe el observador ,
v la velocidad del sonido (v=340 m/s)
vo la velocidad del observador
vF la velocidad de la fuente
TRUCO hay que tomar siempre el sentido del sonido como positivo
Problema 1 ver solución
La frecuencia del silbato de una locomotora de tren es de 350 Hz.
El tren viaja con una velocidad de 20m/s .
¿ que frecuencia percibe un observador en reposo cuando el tren se acerca?
¿ y cuando se aleja?
Dato (v sonido=340 m/s)
El tren viaja con una velocidad de 20m/s .
¿ que frecuencia percibe un observador en reposo cuando el tren se acerca?
¿ y cuando se aleja?
Dato (v sonido=340 m/s)
Problema 2 ver solución
La sirena de un camión de bomberos en reposo emite con una frecuencia de 400 Hz ,
calcula la frecuencia que percibe un ciclista con una velocidad de 10 m/s .
calcula la frecuencia que percibe un ciclista con una velocidad de 10 m/s .
a) cuando el ciclista se acerca al camión
b)Cuando se aleja
Dato (v sonido=340 m/s)
Problema 3 ver solución
Una ambulancia que lleva una velocidad de 40 m/s, y su sirena emite un sonido
con una frecuencia de 400 Hz, se cruza con un automóvil que transita en
sentido contrario con una velocidad de 25 m/s.
¿Qué frecuencia percibirá el conductor del automóvil cuando se aproximan
los vehículos y cuando se alejan? Dato (v sonido=340 m/s)
con una frecuencia de 400 Hz, se cruza con un automóvil que transita en
sentido contrario con una velocidad de 25 m/s.
¿Qué frecuencia percibirá el conductor del automóvil cuando se aproximan
los vehículos y cuando se alejan? Dato (v sonido=340 m/s)
Problema 4 ver solución
El conductor de un vehículo, que lleva una velocidad de 30 m/s, hace sonar el claxon
que emite en una frecuencia de 300 Hz. Si frente al vehículo hay una montaña,
calcula la frecuencia del eco que percibe el conductor. Dato (v sonido=340 m/s)
que emite en una frecuencia de 300 Hz. Si frente al vehículo hay una montaña,
calcula la frecuencia del eco que percibe el conductor. Dato (v sonido=340 m/s)
