El efecto Doppler se caracteriza como el cambio en la frecuencia del sonido que ocurre entre un observador y la fuente de emisión del sonido.
El efecto Doppler se caracteriza como el cambio en la frecuencia del sonido percibido por un observador en relación con la fuente de emisión. En este caso, puede ocurrir con ondas mecánicas (sonido) o electromagnéticas ( luz ), efecto que está siendo estudiado por la ciencia ondulatoria .
En sonido, el efecto se caracteriza como el cambio en la frecuencia del sonido percibido debido al movimiento relativo de la fuente. Entonces, siempre que haya movimiento entre la fuente de sonido y el observador, también habrá un cambio en la frecuencia percibida por ese observador.
Recuerda que el movimiento es relativo. Es decir, la fuente puede permanecer en movimiento y el observador permanece estacionario, o viceversa.
Con esto, lo importante es analizar si hubo aproximación o distancia entre la fuente emisora y el observador. De esta forma, se produce un cambio en la percepción del sonido, es decir, de la onda sonora emitida por la fuente. Por lo tanto, es necesario observar la longitud de las ondas -la distancia entre dos frentes de onda- y la frecuencia emitida.
Historia del efecto Doppler
El efecto Doppler se descubrió de una forma muy curiosa. Eso es porque el físico Johann Christian Doppler, en 1842, escribió sus teorías sobre el efecto. Luego, después de tres años de estudios, Buys Ballot pudo aplicar métodos científicos para probar las suposiciones de Doppler.
Para llevar a cabo el experimento, Ballot reunió a músicos de una banda que tocaban diferentes notas musicales. La banda, en este caso, tocaba encima de un coche en movimiento, es decir, la fuente del sonido. Para componer el experimento se contó con observadores cuya misión era registrar la emisión de sonido según la velocidad, distancia y acercamiento de la fuente.
En este sentido, para que se pudiera calcular la frecuencia del efecto Doppler, se creó una fórmula que representa la teoría del efecto. La fórmula se compone de la siguiente manera:
Según la fórmula, f representa la frecuencia observada (Hz), medida en hercios, y fo significa la frecuencia emitida (Hz). La v representa la velocidad de la onda que se propaga en el medio (m/s), mientras que vo es la velocidad del observador (m/s) y vf se refiere a la velocidad de la fuente que emite las ondas (m/s).
De la fórmula de la frecuencia se puede ver que lo que da sentido a la onda es la velocidad de propagación en el medio. Ya que, cuando el observador y la fuente están cerca, la frecuencia percibida será mayor que la frecuencia emitida. Ahora bien, cuando hay distancia entre la fuente y el emisor, la frecuencia observada será menor en relación a la frecuencia emitida.
El efecto Doppler y los tipos de ondas
El efecto Doppler puede ocurrir tanto en ondas mecánicas como electromagnéticas. En primer lugar, se analizó el efecto teniendo en cuenta las ondas sonoras, es decir, las mecánicas. En este caso, siempre habrá un observador y una fuente de emisión. El efecto se caracteriza por la frecuencia y el medio de propagación de la onda.
Lo que sucede, entonces, es la percepción de la frecuencia del sonido entre el observador y la fuente. El cambio de frecuencia, en este caso, está relacionado con la velocidad de la onda propagada.
Un ejemplo son las carreras de fórmula 1. Imagina un micrófono estático que capta el sonido de los autos en movimiento. Los coches, en este sentido, son la fuente y el micrófono es el observador.
Así, cuando el coche a gran velocidad se acerca al micrófono, se nota que el sonido de los coches se vuelve más agudo. En cambio, cuando el coche empieza a alejarse, el sonido adquiere un tono más grave. Es decir, lo que ocurre es el aumento de frecuencia en función de la distancia o acercamiento de la fuente.
Las ondas electromagnéticas
Cuando se analiza el efecto Doppler como consecuencia de la onda electromagnética, la luz, lo que ocurre es un cambio de color. En este caso, el observador percibe el cambio de color de la luz. En este sentido, el efecto adquiere otro nombre, el efecto Doppler Relativista.
Al igual que con el efecto Doppler, aquí el cambio se percibe como resultado de la velocidad, y el cambio depende del medio donde se propaga la onda. Así, cuando el observador y la fuente se alejan, o viceversa, el color de la luz cambia según la velocidad de la onda electromagnética.
El efecto Doppler también se puede percibir en áreas de la medicina. Un ejemplo es el uso del efecto en pruebas de imagen, principalmente el ecocardiograma.
El examen tiene como objetivo identificar problemas de funcionamiento del corazón, además de anomalías en la región. El ecocardiograma funciona a partir de la emisión de ultrasonidos, es decir, sonidos que superan los 20.000 Hz en frecuencia.
Aplicabilidad del efecto Doppler
Como hemos visto, el efecto Doppler es muy útil en medicina. Sin embargo, áreas como la astronomía y los dispositivos de tránsito también utilizan las funciones del efecto.
En el caso de la Astronomía, por ejemplo, el efecto sirve para medir la velocidad de las estrellas , así como de varios cuerpos celestes del Universo . Esta velocidad, por lo tanto, se mide en relación con la proximidad a la Tierra.
Cuando se usa en el tráfico, el efecto Doppler puede medir la velocidad de los automóviles e incluso de los aviones. Esto ocurre a través de radares que captan las ondas que se reflejan en el medio. En el caso de los radares, la medición se realiza mediante radiofrecuencia o láseres.
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