efecto doppler



INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MAZATLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELETRÓNICA

TÓPICOS SELECTOS DE FÍSICA

EFECTO DOPPLER

ING. MARCO HUMBERTO FLORES ANGULO

CRISTINA MAGAÑA SOLANO 19/MARZO/2013
INDICE
Desarrollo
1.- ¿Qué es el efecto Doppler? 3
2.-Algebra del efecto Doppler 5
3.- Ejercicios 8
3.1 Ejemplo 1 8
3.2 Ejemplo 2 8
3.3 Ejemplo 3 9
3.4 Ejemplo 4 9
4.- Conclusión 10
5.- Bibliografía 10
INDICE DE FIGURAS
1.- Figura 1 3
2.- Figura 2 5
3.- Figura 3 6
INDICE DE ECUACIONES
1.- Ecu. 1 5
2.- Ecu. 2 5
3.- Ecu. 3 74.- Ecu. 4 7
4.- Ecu. 5 7
¿Qué es el efecto Doppler?
Este fenómeno fue estudiado por primera vez por el científico suizo Cristian Doppler en el siglo XX.
Cuando una fuente de sonido y un oyente están en movimiento relativo la frecuencia del sonido que escucha el oído no es la misma que la frecuencia emitida por la fuente.
Por sencillez, consideramos la fuente y el oyentemoviéndose sobre una línea.
Un ejemplo típico de esto es el tren. Cuando un tren se acerca, el sonido del silbato tiene un tono más alto que lo normal. Puede oír como el tono cambia mientras el tren pasa. Lo mismo ocurre con las sirenas de los autos de policía y con los motores de autos de carrera.

Figura 1

Una manera de visualizar el efecto Doppler es pensar en las ondas como pulsacionesque se emiten a intervalos regulares. Imagina que caminas hacia adelante. Cada vez que das un paso, emites una pulsación. Cada pulsación frente a ti estará un paso más cercano, mientras que cada pulsación detrás de ti estará un paso más alejada. Un paso que te aleja. Las pulsaciones frente a ti son de mayor frecuencia y las pulsaciones detrás tuyo tienen menor frecuencia.
El efecto Doppler no sólose aplica a los sonidos. Funciona con todo tipo de ondas. Esto incluye la luz. Edwin Hubble usó el efecto Doppler para determinar que el universo se está expandiendo. Hubble encontró que la luz de galaxias distantes está corrida hacia frecuencias más elevadas, hacia el rojo final del espectro. A esto se le conoce como el desplazamiento Doppler, o cómo desplazamiento al rojo. Si las galaxias seestuviesen acercando, la luz se desplazara al azul.
Los radares Doppler ayudan a los meteorólogos a detectar posibles tornados.









Algebra del efecto Doppler
Sea la velocidad de la fuente y la velocidad del oyente con dirección positiva de L a S. La rapidez del sonido en el medio es .
Consideramos el caso cuando solamente el oyente esta en movimiento hacia la fuente (ver Figura2):
y
La fuente emite una onda sonora de frecuencia
La cresta de onda que se acerca al oyente tiene una rapidez relativa mayor:

Figura 2. Un oyente que se mueve hacia una fuente de sonido estacionaria escucha una frecuencia más alta que la frecuencia fuente, porque la rapidez relativa del oyente y la onda es mayor que la rapidez de la onda .
Así que la frecuencia escuchada es:La frecuencia es más alta (tono más agudo). Si , la frecuencia es más baja.
Si los dos están en movimiento (ver Figura 3) y en la misma dirección
.
La velocidad del sonido es siempre porque está definida por las características del medio.
Pero la frecuencia no es más igual a .
El tiempo de emisión de la fuente es el periodo T. Durante este tiempo, la onda viaja una y la fuente .
Lalongitud de onda es la diferencia entre crestas sucesivas, que depende del desplazamiento relativo entre la fuente y la onda.

Figura 3. Las crestas de ondas emitidas por una fuente móvil se juntan por delante de la fuente (a la derecha en este caso) y separan por detrás (a la izquierda aquí).






Esto es diferente por delante y por detrás.
Por delante: (3)

Por detrás: (4)
La...