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Fenómenos causados por el movimiento de la fuente y del receptor

El sonido del claxon de un automóvil o el silbido de una locomotora de tren es más agudo al acer-
carse hacia nosotros y baja de tono conforme se aleja.

Este fenómeno, común a todas las ondas armónicas, aunque más conocido en las ondas sonoras, se
llama efecto Doppler, en honor del físico austriaco Ch. J. Doppler (1803-1853), quien lo interpretó en 1842.

El efecto Doppler consiste en el cambio que experimenta la frecuencia con que percibimos un
movimiento ondulatorio respecto de la frecuencia con la que ha sido originado, a causa del
movimiento relativo entre la fuente y el receptor.

Veamos cuáles son los diferentes casos.
Fuente sonora en movimiento y receptor fijo
Supongamos que una fuente emisora puntual F, que (v - v ) ∆t (v - v ) ∆t v - v v + v
F F F F
emite con frecuencia f, se mueve respecto al medio λ = = = ; λ =
2
1
de propagación mientras dos receptores R y R están N f ∆t f f
1
2
en reposo. Consideremos, además, que F se mueve — Por tanto, las frecuencias percibidas por cada re-
hacia R con velocidad constante v menor que la ceptor, f1 y f2, son:
F
1
velocidad v sonido en dicho medio y que el origen v v v v λ = ( v −v F ) t∆ = ( v −v F ) t∆ = v −v F λ = v +v F
del sistema de referencia es la posición inicial de F. f = = = f ; f = 1 N f ∆ t f 2 f
1 λ v - v v - v 2 v + v
A medida que se producen los frentes de onda co- 1 f F F F
rrespondientes a un mismo estado de vibración se jun-
tan hacia R mientras se separan en su camino a R . — La frecuencia f percibida por los receptores en
R
1 2 reposo cuando la fuente se mueve con velocidad
— El número de frentes de onda N producidos por la constante v es:
fuente sonora de frecuencia f en un tiempo ∆t es F
N = f ∆ t. v (−): la fuente se acerca al receptor
— La distancia recorrida por la onda en ese tiempo es f = f v ± v (+): la fuente se aleja del receptor
R
F
v∆t, y la distancia recorrida por la fuente, v ∆t.
F λ 1
— La distancia ocupada por los frentes de onda entre Observa que la fre- 1 2 f = f v
F y el receptor R es (v − v )∆t, y la distancia ocupa- cuencia percibida 3 R v m v F
F
1
da por los frentes de onda entre F y R , (v + v )∆t. es mayor cuando 4
2 F 5
— A los dos receptores R y R les llega el mismo núme- la fuente se acerca F 4 5
1 2 al receptor y menor
ro de frentes de onda N, pero la longitud de onda R 2 λ 2 1 2 3 R 1
percibida por ellos l y l (distancia entre dos frentes cuando se aleja de v F
1 2 él.
de onda consecutivos) no es igual:
EN GRUPO Y TAMBIÉN: TICS RECORTABLES
y también: Un tren se mueve a la velocidad de 50 m ∙ s y la frecuencia de su
−1
silbato es de 60 Hz. Calcula la longitud de onda que percibe un
Aplicaciones del efecto Ejemplo 3 observador inmóvil situado: a. delante del tren; b. detrás del tren.
-1
Doppler (v sonido = 340 m ∙ s )
Los astrofísicos usan el efec- • Datos: v = 50 m ∙ s ; f = 60 Hz; v = 340 m ∙ s -1
-1
F
to Doppler para determinar a. Longitud de onda percibida por el observador cuando el tren se
el movimiento relativo de los acerca: (340 - 50) m ∙ s -1 290 m ∙ s -1
diferentes cuerpos celestes,
Prohibida su reproducción nos llega. b. Longitud de onda percibida por el observador cuando el tren se
aplicado a la luz que de ellos
v - v
F
= 4,8 m
=
; λ =
λ =
R
R
60 Hz
f
60 Hz
La policía de tráfico también
utiliza el efecto Doppler para
aleja:
medir, mediante un radar, la
velocidad de los automóviles
en la carretera λ = v - v F ; λ = (340 + 50) m ∙ s -1 = 390 m ∙ s -1 = 6,5 m
R
R
f
60 Hz
60 Hz
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