ENTRADA 8 FÍSICA GRADO UNDÉCIMO

 EFECTO DOPPLER


Cuando un observador que escucha se mueve acercándose o alejándose de una fuente sonora que puede estar en reposo o en movimiento, la frecuencia del sonido que se percibe es diferente que cuando se encuentra en reposo.  Por ejemplo, la frecuencia del sonido que emite una ambulancia cuando se acerca al observador, es mayor que cuando se aleja.

EJEMPLOS:


Una fuente de audio fija produce ondas de sonido a una frecuencia constante f, y los frentes de onda se propagan de forma simétrica alejándose de la fuente a una velocidad constante c. La distancia entre los frentes de onda es la longitud de onda. Todos los observadores escucharán la misma frecuencia, que será igual a la frecuencia real de la fuente donde f = f0  


La misma fuente de sonido está irradiando ondas de sonido a una frecuencia constante en el mismo medio. Sin embargo, ahora la fuente de sonido se mueve con una velocidad de υs = 0.7 c (Mach 0,7). Puesto que la fuente está en movimiento, el centro de cada nuevo frente de onda está ligeramente desplazado a la derecha. Como resultado, los frentes de ondas comienzan a acumularse en el lado derecho (por delante) y quedan más distanciados en el lado izquierdo (detrás) de la fuente. Un observador frente a la fuente escuchará una frecuencia más alta:
f = c + 0c - 0.7c f0 = 3.33 f0 y un observador detrás de la fuente escuchará una frecuencia más baja: f = c - 0c + 0.7c f0 = 0.59 f0 .

Ahora la fuente se está moviendo a la velocidad del sonido en el medio (υs = c, (es decir, a Mach 1). Los frentes de onda enfrente de la fuente están ahora todos acumulados en el mismo punto. Como resultado, un observador enfrente de la fuente no detectará nada hasta que la fuente llegue a su posición
f = c + 0c - c f0 = ∞ y un observador detrás de la fuente escuchará una frecuencia más baja f = c - 0c + c f0 = 0.5 f0 .



La fuente de sonido ya ha superado la velocidad del sonido en el medio, y se desplaza a 1,4 c (Mach 1.4). Puesto que la fuente se está moviendo más rápido que las ondas de sonido que crea, lo que realmente hace es dirigir el frente de ondas a medida que avanza. La fuente de sonido pasará ante un observador en reposo antes de que el observador oiga el sonido. Como resultado, un observador situado enfrente de la fuente percibirá:
f = c + 0c - 1.4c f0 = -2.5 f0 y un observador detrás de la fuente escuchará una frecuencia más baja: f = c - 0c + 1.4c f0 = 0.42 f0 .

tomado de https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Doppler




Teniendo en cuenta que la velocidad del sonido es 340m/s, podemos resumir las situaciones que se pueden presentar asi:





EJEMPLO RESUELTO:

Un vehículo de la policía con la sirena encendida que emite un sonido de 350Hz se acerca  a una pared y se aleja de un observador con una velocidad de 25m/s:
a. ¿cuál es la frecuencia percibida por el observador del sonido que proviene directamente de la ambulancia?
b. ¿cuál es la frecuencia percibida por el observador del sonido reflejado en la pared?


Respuesta:

a. como el vehículo se aleja del observador la frecuencia percibida debe ser menor y se halla así: 



b. la frecuencia percibida del sonido reflejado en la pared será mayor que la frecuencia emitida, ya que el vehículo se esta acercando a la pared.



ACTIVIDAD





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