EFECTO DOPPLER
FÍSICA 11A 11B 11C.
EFECTO DOPPLER
El efecto Doppler, llamado así
por el físico austriaco Christian Andreas
Doppler, es el cambio de frecuencia
aparente de una onda producido por el movimiento relativo de la fuente respecto
a su observador
Hay ejemplos cotidianos del efecto Doppler en
los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es
comparable a la velocidad de propagación de esas ondas.
Nos centraremos en estudiar el efecto Doppler
con respecto al sonido.
ELEMENTOS BÁSICOS A TENER EN CUENTA
En física clásica, donde las
velocidades del emisor (también denominado «fuente») y del receptor (o también
«observador») con respecto al medio son inferiores a la velocidad de las ondas
en el propio medio, la relación entre la frecuencia observada fo y la frecuencia emitida f viene dada por
EJEMPLO:
Una ambulancia se desplaza hacia el este a 33,5 m/s. Su sirena
emite un sonido de 400 Hz de frecuencia. Calcular la frecuencia aparente que
percibe un observador que viaja en su auto, también hacia el este, a 28,6 m/s,
cuando:
a)
conforme el auto se acerca a la ambulancia
b)
conforme el auto se aleja de la ambulancia.
SOLUCIÓN
Datos
que tenemos:
(Vf)
Velocidad de la fuente: 33,5 m/s
(ff)
Frecuencia del sonido de la fuente: 400 Hz
(Vo)
Velocidad del receptor u observador: 28,6 m/s
(Vs)
Velocidad del sonido: 340 m/s
(f’)
Frecuencia relativa que llega al receptor (desconocida)
Hay
un pequeño detalle: ambos, fuente y receptor, se mueven en la misma dirección.
Para que se dé el supuesto del problema, inicialmente la
ambulancia está más atrás que el auto y se acerca hacia éste.
Veamos
la fórmula para:
a)
conforme el auto se acerca a la ambulancia.
En
realidad, la que se acerca es la ambulancia por su mayor velocidad. Para la
fórmula, igual se considera que el auto se aleja de la fuente a 28,6 m/s. y que
la fuente se acerca al receptor a 33,5 m/s.
Respuesta: El receptor percibe una frecuencia relativa de 406 Hz
b) conforme el auto se aleja de la ambulancia.
Ahora
el auto, desde atrás, se acerca a la fuente a 28,6 m/s y la fuente (ambulancia)
se aleja del receptor a 33,5 m/s.
Respuesta: Ahora el
receptor percibe una frecuencia relativa de 394 Hz.
Un nuevo desafío
Veamos qué pasa con
la frecuencia relativa si el receptor y la fuente se mueven en sentido
contrario uno de otro.
a) conforme el auto
se acerca a la ambulancia.
El receptor (en el
auto) se acerca a la fuente a 28,6 m/s
La fuente
(ambulancia) se acerca al receptor a 33,5 m/s
La fórmula queda
Respuesta: El receptor percibe una frecuencia
relativa de 481 HZ
b) conforme el auto se aleja de la ambulancia.
El
receptor (en el auto) se aleja de la fuente a 28,6 m/s
La
fuente (ambulancia) se aleja del receptor a 33,5 m/s
La
fórmula queda
Respuesta: El receptor percibe una frecuencia
relativa de 333 Hz.
PARA QUE DESPEJES DUDAS, POR FAVOR MIRA LOS VIDEOS.
Videos de soporte
Explicación del tema
despeje de formulas
Ejemplo
EJERCICIO 1.5
Importante: POR FAVOR LEE CUIDADOSAMENTE.
Si
el observador se acerca a la fuente emisora, el signo en el
numerador será + (más) y simultáneamente el signo en el
denominador será – (menos).
Ahora, si el observador
se aleja de la fuente emisora, el signo en el numerador será –
(menos) y simultáneamente el signo del denominador será + (más).
1) La fuente se mueve y el
receptor está fijo, la frecuencia de la onda depende de la velocidad de la
fuente.
Un
conductor viaja al norte con velocidad 25.0 m/s. Un auto policial que viaja al
sur con velocidad 40.0 m/s, se acerca con su sirena emitiendo a una frecuencia
de 2 500 Hz.
a) ¿Qué
frecuencia observa el conductor cuando se acerca el auto policial?
b) ¿Qué
frecuencia observa el conductor cuando se aleja el auto policial?
2) La
fuente está fija y el receptor se mueve, la frecuencia de la onda depende de la
velocidad del receptor.
La
radio emite un sonido con frecuencia de 440 Hz. El receptor u observador
camina hacia la fuente (la radio, fija) con velocidad de 20 m/s. ¿con
qué frecuencia recibe el sonido el receptor?
Analicemos los datos que tenemos:
ff = 440 Hz: frecuencia real que
emite la fuente
vs = 340 m/s: velocidad del sonido
vo = 20 m/s: velocidad del observador (con signo + ya que se
acerca a la fuente)
vf = 0: velocidad de la fuente (fuente en
reposo)
Usemos nuestra fórmula y coloquemos los valores:
3)
El cambio de la posición relativa entre la fuente y el receptor son la
causa del cambio de frecuencia.
Una
ambulancia viaja al este por una carretera con velocidad 33.5 m/s; su sirena
emite sonido con una frecuencia de 400 Hz. Qué frecuencia escucha una persona
en un auto que viaja al oeste con velocidad 24.6 m/s.
a) cuando
el auto se acerca a la ambulancia?
b) cuando
el auto se aleja de la ambulancia?
Realiza un trabajo
con buena presentación.
Si vas a tomar una
foto, escribe con letra grande y clara.
Utiliza un bolígrafo de tinta obscura que deje trazos bien marcados.
No utilices resaltador.
Solo subraya lo que desees resaltar o repísalo.
Toma una foto frontal y lo más cerca posible, las fotos diagonales, no dejan ver bien todo su contenido.
Utiliza un bolígrafo de tinta obscura que deje trazos bien marcados.
No utilices resaltador.
Solo subraya lo que desees resaltar o repísalo.
Toma una foto frontal y lo más cerca posible, las fotos diagonales, no dejan ver bien todo su contenido.
Sigue el ejemplo
para hacer tu ejercicio.
En asunto por favor
coloca DOPPLER
RECUERDA ESCRIBIR TU
NOMBRE COMPLETO Y EL GRADO 11A, 11B, 11C, SEGÚN CORRESPONDA
PLAZO: hasta
el jueves 2 de julio a las 6: 00 pm
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