Want to create interactive content? It’s easy in Genially!
EFECTO DOPPLER
edwinsosaro
Created on January 16, 2023
Start designing with a free template
Discover more than 1500 professional designs like these:
View
Audio tutorial
View
Pechakucha Presentation
View
Desktop Workspace
View
Decades Presentation
View
Psychology Presentation
View
Medical Dna Presentation
View
Geometric Project Presentation
Transcript
EFECTO DOPPLER
FÍSICA
Lic. Edwin Sosa
CN.F.5.3.5. Explicar el efecto Doppler por medio del análisis de la variación en la frecuencia o en la longitud de una onda, cuando la fuente y el observador se encuentran en movimiento relativo.
Índice
01. Introducción
1) Cuando el observador y la fuente están en reposo
2) Cuando el observador está en movimiento y la fuente está en reposo
02. Casos
3) Cuando la fuente está en movimiento y el observador en reposo
4) Cuando el observador y la fuente están en movimiento
01
Introducción
En los temas anteriores, hemos considerado que el foco que origina las ondas está en reposo, pero puede ocurrir que el foco emisor y un observador del fenómeno ondulatorio no estén fijos, sino que se muevan a una determinada velocidad. Cuando la fuente de ondas y el observador se encuentran en movimiento relativo respecto al medio en el cual se propaga la onda, la frecuencia de las ondas percibidas por el observador, es diferente de la frecuencia de las ondas emitidas por la fuente. Este fenómeno se conoce como efecto Doppler. Cuanto mayor sea la velocidad de la fuente, mayor será el efecto Doppler.
• En el caso de las ondas sonoras, el sonido es más agudo cuando la fuente se nos acerca y más grave cuando se aleja. • En el caso de la luz, cuando una fuente de luz se aproxima, aumenta la frecuencia medida y cuando se aleja, disminuye su frecuencia.
Introducción
02
La policía usa el efecto Doppler de las ondas de radar para determinar la rapidez de un vehículo. Las ondas de radar son ondas electromagnéticas de menor frecuencia que las ondas de luz y de mayor frecuencia que las ondas de radio. El sistema de radar de los autos de la policía las hace rebotar sobre un auto en movimiento y una computadora calcula la rapidez del auto respecto a la unidad de radar, comparando la frecuencia de las ondas emitidas por la antena con la frecuencia de las ondas reflejadas.
1) Cuando el observador y la fuente están en reposo:
Siempre que la fuente que emite las ondas y el observador que las percibe estén en reposo, la frecuencia de las vibraciones aue llegan al observador, es la misma que la frecuencia de las ondas emitidas por el foco:
CASOS
03
3) Cuando la fuente está en movimiento y el observador en reposo
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
Donde:
- fo = frecuencia percibida por el observador
- f = frecuencia propia de la fuente
- Vo = velocidad del observador
- Vf = velocidad de la fuente
- V = velocidad de propagación de la perturbación
2) Cuando el observador está en movimiento y la fuente está en reposo:
Si es el observador el que se desplaza a una velocidad (Vo) estando la fuente en reposo, los frentes de onda mantienen en este caso su carácter concéntrico, pero la frecuencia percibida (número de ondas que llegan al observador en la unidad de tiempo) será diferente:
CASOS
04
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
2) Cuando el observador está en movimiento y la fuente está en reposo:
Si el observador se aleja de la fuente, la frecuencia percibida por el observador disminuye en "variación de frecuencia", porque se restan las velocidades:
CASOS
04
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
3) Cuando la fuente está en movimiento y el observador en reposo:
Cuando el observador está en reposo y la fuente emisora de las ondas se mueve en la dirección del observador con una velocidad (Vf), ocupando en tiempos sucesivos posiciones diferentes, desde las que emite las perturbaciones, cuyos frentes de onda no son círculos, ni esferas concéntricas.
Estas perturbaciones se propagan en todas las direcciones con velocidad (V), que se aproximan en la dirección del desplazamiento y se distancian en la dirección opuesta:
CASOS
05
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
Si la fuente alcanza en su movimiento la velocidad del sonido {340 m/s), se dice que ha roto la velocidad del sonido.
3) Cuando la fuente está en movimiento y el observador en reposo:
El hecho de que la onda sea generada por una fuente móvil, no afecta a su velocidad de propagación en el medio. Esta velocidad (V) está determinada solo por las propiedades del medio material en el que se propagan las ondas, siendo independiente del estado de movimiento de la fuente que las produjo.
CASOS
El cambio en la distancia entre los frentes de ondas, equivale a una modificación en la longitud de onda correspondiente, y por consiguiente en la frecuencia observada.
05
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
3) Cuando la fuente está en movimiento y el observador en reposo:
Si se acerca al observador fijo se produce un acortamiento de la longitud de onda por lo cual, quien observa percibirá un movimiento ondulatorio cuya longitud de onda aparente es:
CASOS
05
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
3) Cuando la fuente está en movimiento y el observador en reposo:
Si la fuente se aleja del observador fijo, su longitud de onda sufre un alargamiento:
CASOS
05
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
Esta ecuación nos demuestra, que cuando el foco se aleja del observador fijo, la frecuencia disminuye.
4) Cuando el observador y la fuente están en movimiento:
Si la fuente y el observador se encuentran en movimiento respecto al medio en el que se propaga la onda, con velocidades respectivas Vf y Vo, en la dirección de la recta que los une y como estas velocidades tienen la misma dirección pero pueden tener sentido opuesto y el observador puede estar situado delante o detrás de la fuente, es necesario establecer una convención de signos: Vf y Vo tendrán un sentido positivo, cuando van desde la posición de la fuente (F) hacia el observador (O), que corresponde a la dirección en que avanzan los frentes de onda dirigidos hacia el observador. de manera que la velocidad de propagación de la onda ( V ), es siempre positiva.
CASOS
06
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
4) Cuando el observador y la fuente están en movimiento:
En este caso se pueden presentar las siguientes situaciones:
a) Si el observador y la fuente se dirigen uno hacia el otro, la frecuencia percibida por el observador será una frecuencia adicional y la longitud de onda emitida variará:
CASOS
06
b) Si el observador y la fuente se alejan uno del otro, la frecuencia percibida por el observador será menor y la longitud de onda emitida variará:
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
4) Cuando el observador y la fuente están en movimiento:
En este caso se pueden presentar las siguientes situaciones:
c) Si el observador y la fuente se dirigen en el mismo sentido y el observador va detrás, la frecuencia percibida por el observador será una frecuencia adicional y la longitud de onda emitida variará:
CASOS
06
d) Si el observador y la fuente se dirigen en el mismo sentido y la fuente va detrás, la frecuencia percibida por el observador será menor y la longitud de onda emitida variará:
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
4) Cuando el observador y la fuente están en movimiento:
Si combinamos todas las ecuaciones, podemos expresar la relación general del efecto Doppler para la frecuencia percibida por el observador:
En esta ecuación, los signos superiores (+Vo) y ( —Vf ) se refieren al movimiento de uno hacia el otro y los signos inferiores ( —Vo ) y (+Vf ) se refieren al movimiento de uno alejándose de otro.
CASOS
06
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
Cuando la velocidad del foco (Vf), es igual a la velocidad de propagación de las ondas (V), todos los frentes de onda son tangentes en el punto en que se encuentra el foco.
4) Cuando el observador y la fuente están en movimiento:
Cuando el foco se mueve a mayor velocidad que la de propagación de la perturbación, el foco adelanta al frente de onda y emite otras nuevas que interfieren con las anteriores, de tal manera que la envolvente de todas ellas, es el frente de onda resultante. Una onda de esta clase se llama "onda de choque" u "onda Mach".
CASOS
06
El efecto Doppler es observable de la siguiente manera en cualquier tipo de ondas:
Hay que tomar en cuenta en la solución de problemas del efecto Doppler, que la palabra "hacia" indica un aumento en la frecuencia observada y que la palabra "alejándose de" indica una disminución en la frecuencia observada.