El efecto Doppler para ondas de sonido

El efecto Doppler es un medio por el cual las propiedades de las ondas (específicamente, las frecuencias) están influenciadas por el movimiento de una fuente u oyente. La imagen a la derecha muestra cómo una fuente en movimiento distorsionaría las ondas que provienen de ella, debido al efecto Doppler (también conocido como desplazamiento Doppler).

Si alguna vez has estado esperando en un cruce de ferrocarril y has escuchado el silbato del tren, probablemente hayas notado que el tono del silbato cambia a medida que se mueve en relación con tu posición. Del mismo modo, el tono de una sirena cambia a medida que se acerca y luego te pasa en el camino.

Cálculo del efecto Doppler

Considere una situación en la que el movimiento está orientado en una línea entre el oyente L y la fuente S, con la dirección del oyente a la fuente como dirección positiva. Las velocidades v_L y v_S son las velocidades del oyente y la fuente en relación con el medio de onda (aire en este caso, que se considera en reposo). La velocidad de la onda de sonido, v, siempre se considera positivo.

Aplicando estos movimientos y omitiendo todas las derivaciones desordenadas, obtenemos la frecuencia que escucha el oyente (F_L) en términos de la frecuencia de la fuente (F_S):

F_L = [(v + v_L) / (v + v_S)] F_S

Si el oyente está en reposo, entonces v_L = 0.
Si la fuente está en reposo, entonces v_S = 0.
Esto significa que si ni la fuente ni el oyente se mueven, entonces F_L = F_S, que es exactamente lo que uno esperaría.

Si el oyente se está moviendo hacia la fuente, entonces v_L > 0, aunque si se está alejando de la fuente, entonces v_L < 0.

Alternativamente, si la fuente se mueve hacia el oyente, el movimiento es en dirección negativa, por lo que v_S < 0, but if the source is moving away from the listener then v_S > 0.

Efecto Doppler y otras ondas

El efecto Doppler es fundamentalmente una propiedad del comportamiento de las ondas físicas, por lo que no hay razón para creer que se aplique solo a las ondas sonoras. De hecho, cualquier tipo de onda parecería exhibir el efecto Doppler.

Este mismo concepto puede aplicarse no solo a las ondas de luz. Esto desplaza la luz a lo largo del espectro electromagnético de la luz (tanto luz visible como más allá), creando un cambio Doppler en ondas de luz que se llama desplazamiento al rojo o desplazamiento al azul, dependiendo de si la fuente y el observador se están alejando el uno del otro o hacia cada uno. otro. En 1927, el astrónomo Edwin Hubble observó que la luz de las galaxias distantes cambiaba de una manera que coincidía con las predicciones del cambio Doppler y pudo usar eso para predecir la velocidad con la que se alejaban de la Tierra. Resultó que, en general, las galaxias distantes se alejaban de la Tierra más rápidamente que las galaxias cercanas. Este descubrimiento ayudó a convencer a los astrónomos y físicos (incluido Albert Einstein) de que el universo en realidad se estaba expandiendo, en lugar de permanecer estático por toda la eternidad, y finalmente estas observaciones condujeron al desarrollo de la teoría del Big Bang.