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Efecto Doppler


El efecto Doppler está relacionado con las ondas, ya sean ondas mecánicas o electromagnéticas. Se llama así en honor a su descubridor en el siglo XIX, Christian Andreas Doppler.

Para ilustrar utilizaremos ondas mecánicas, ondas sonoras.

Cuando un cuerpo vibra, hace vibrar el aire a su alrededor, lo que genera movimiento del aire creando ondas que se propagan en todas direcciones, igual que cuando tiramos un objeto al agua. Estas ondas chocan con el tímpano del oído y lo hace vibrar a la misma frecuencia, el sistema nervioso se encarga de convertir esas vibraciones en lo que sentimos como sonido.

El oído humano sano y joven puede escuchar sonidos desde 20 Hz hasta algo mas de 20 000 Hz, pero nuestra percepción del sonido va cambiando desde grave hasta agudo en el mismo sentido en que sube la frecuencia, así la cuerda del bajo la percibimos como sonido grave y el sonido de la trompeta como agudo. Como este sonido se propaga en el aire a velocidad fija, habrá una longitud de onda determinada para cada frecuencia.

Supongamos ahora que un punto esta emitiendo un sonido fijo, o lo que es lo mismo generando ondas en el aire a determinada frecuencia, un observador colocado a cierta distancia del emisor, escuchará el sonido con la misma frecuencia y longitud de onda a que fue generado, pero...  ¿qué pasa si el observador o el emisor se mueven?.

El movimiento relativo

fijo
Figura 1.

La figura 1 de la derecha muestra como se propagan las ondas por  producidas por un punto fijo que vibra. Observe que el punto produce ondas, primero como un pequeño círculo, que luego se va agrandando, hasta influir en todas direcciones a su alrededor con el crecimiento del diámetro del círculo formado al perturbar el medio (aire) en cada vibración, de la misma forma que las ondas producidas en la superficie, al caer un cuerpo al agua.

Esos círculos está separados la misma distancia, lo que corresponden a la longitud de onda y se generan a la misma frecuencia que la vibración del cuerpo, una onda generada en cada movimiento de este.

Estos círculos terminan por alcanzar el observador, cuyo oído recibirá una perturbación por cada círculo (onda) y escuchará el sonido fijo producido a la misma frecuencia a que fue generado.

Veamos ahora qué pasa cuando el emisor se mueve.

En este caso, las ondas de van generando igualmente en forma de círculos que crecen en diámetro, pero estos círculos se aprietan en el sentido del movimiento y se separa en el sentido contrario, lo que físicamente significa que las ondas de un lado tienen una longitud menor y por tanto su frecuencia es mayor que las del otro lado. Este fenómeno es tanto mayor a medida que crece la velocidad del emisor.

Efecto Dopler
Figura 2.


Estos círculos, igual que en el caso anterior, terminan por alcanzar al observador, pero un observador del lado derecho, escuchará el sonido con una frecuencia mayor (agudo) que uno colocado en el lado izquierdo (grave).

A este fenómeno del cambio de la frecuencia que se produce cuando el emisor o el observador se mueven uno con respecto al otro se le llama Efecto Doppler.

Casos en la vida práctica

Quién no a oído alguna vez el clásico cambio de tono del sonido, producido por un tren o una ambulancia que se mueve a alta velocidad y pasa justo ante nosotros. Está claro, cuando se acerca percibimos el sonido bastante mas agudo que cuando se aleja. En este caso solo estaremos escuchando el sonido real emitido cuando está justo delante de nosotros.

El efecto Doppler es el usado por los radares para determinar si un cuerpo se acerca o aleja del radar.

Los murciélagos hacen uso de este efecto para saber si se acercan o alejan de un objeto en su camino.



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