Efecto doppler y aplicaciones

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE PROCESOS INDUSTRIALES
NÚCLEO DE CAGUA

EFECTO DOPPLER Y SUS APLICACIONES

INTEGRANTE: MILEIDYS NIEVES

OCTUBRE, 2010

EFECTO DOPPLER
Christian Johan Doppler (1803-1853), fue el primero que predijo los cambios de frecuencias de las ondas cuando hubieramovimiento relativo entre la fuente productora de ondas y un observador. Pocos años después de describir dicho fenómeno, se comprobó experimentalmente para las ondas sonoras. En la vida cotidiana es fácil observar estos efectos, como puede ser el oír las distintas frecuencias que puede emitir el silbato de la locomotora de un tren en los casos en que este detenido, se aleje o se acerque alobservador.
Otro gran ejemplo es el de la sirena de una ambulancia, pues bien, todos hemos notado que la altura (una de las características de un sonido) de la sirena de una ambulancia que se aproxima se reduce bruscamente cuando la ambulancia pasa al lado nuestro para alejarse. Esto es lo que se llama "Efecto Doppler". El cambio de altura se llama en Física "desplazamiento de la frecuencia" de lasondas sonoras. Cuando la ambulancia se acerca, las ondas provenientes de la sirena se comprimen, es decir, el tamaño de las ondas disminuye, lo cual se traduce en la percepción de una frecuencia o altura mayor. Cuando la ambulancia se aleja, las ondas se separan en relación con el observador causando que la frecuencia observada sea menor que la de la fuente. Por el cambio en la altura de la sirena,se puede saber si la misma se está alejando o acercando. Si se pudiera medir la velocidad de cambio de la altura, se podría también estimar la velocidad de la ambulancia.
Una fuente emisora de ondas sonoras que se aproxima, se acerca al observador durante el período de la onda. Y, dado la longitud de la onda se acorta y la velocidad de propagación de la onda permanece sin cambios, el sonido sepercibe más alto. Por esta misma razón, la altura de una fuente que se aleja, se reduce.
El Efecto Doppler se observa en ondas de todo tipo (ondas sonoras, ondas electromagnéticas, etc.). Además, se aplica en la industria, astrofísica, astronomía, entre otras como:
• En los cúmulos móviles, como los miembros de un cúmulo nacen juntos, parece lógico que continúen moviéndose juntos por elespacio. Esto proporciona un método muy potente para hallar sus distancias. Si las estrellas se alejan de nosotros, parecen converger hacia un punto distante como resultado de la perspectiva. Midiendo el movimiento de las estrellas a lo largo de la línea de visión (sus velocidades radiales) —utilizando el efecto Doppler— y a través de la línea de visión (sus movimientos propios), según se mueven hacia elpunto de convergencia, se pueden calcular sus distancias a nosotros a partir de la geometría simple. Esta técnica se conoce como el método del cúmulo móvil, y funciona bien, en particular para las Hiadas, que es un cúmulo grande y relativamente cercano. De hecho, el hallazgo de la distancia a las Hiadas por este método constituye un paso importante en la construcción de la escala de distanciasdel Universo.
• En la espectroscopia (estudio de los espectros) un análisis espectroscópico cuidadoso muestra que las líneas espectrales tienen una estructura fina debida a tres causas: la forma elíptica de las órbitas de los electrones, el espín del electrón y el espín del protón. En la práctica, también hay que tener en cuenta los campos eléctricos y magnéticos parásitos que puedan existir, y elhecho de que el hidrógeno suele ser una mezcla de hidrógeno atómico y molecular, y de isótopos normales y pesados. Además, todas estas partículas se mueven de forma aleatoria, por lo que también aparecen efectos Doppler aleatorios. Todos estos fenómenos afectan a las líneas espectrales, por lo que el espectro observado en una muestra de hidrógeno gaseoso es más complejo de lo que predice la...