Efecto doppler ejercicios resueltos

Convención de signos del efecto Doppler

Explicación: La ecuación del desplazamiento Doppler para la luz es , donde f es la frecuencia de la fuente, f’ es la frecuencia observada, v es la velocidad relativa entre la fuente y el observador, y c es la velocidad de la luz.

Cuando la fuente y el observador se acercan, v es positivo, por lo que la frecuencia observada es mayor que la de la fuente. Una mayor frecuencia también implica una menor longitud de onda, por lo que la luz visible se desplaza hacia el extremo azul del espectro.

Un camión de bomberos emite una sirena de 880 Hz. Cuando el camión se acerca a un observador en la acera, éste percibe que el tono es de 950Hz. ¿Qué tono oye aproximadamente cuando el camión pasa y se aleja? Supongamos que la velocidad del camión permanece constante y que la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.

Explicación: La ecuación del efecto Doppler es , donde el signo + se aplica cuando la fuente y el observador se alejan, y el signo – se aplica cuando se acercan.  En estas ecuaciones, v es la velocidad del sonido, 340m/s, es la frecuencia del sonido emitido por la fuente, es la frecuencia percibida por el observador, y es la velocidad relativa entre la fuente y el observador.

Ejemplo de efecto Doppler

Si tienes dificultades para resolver problemas de desplazamiento Doppler clásico en tus deberes de física, ¡no eres el único! Muchos libros de texto presentan la fórmula del desplazamiento Doppler de forma confusa, lo que dificulta su comprensión. A menudo se presenta como varias fórmulas diferentes (una fórmula para una fuente en movimiento y un observador estacionario, una fórmula para un observador estacionario y una fuente en movimiento, etc.) o una fórmula con una convención de signos cruel e imposible de recordar (por ejemplo, “la velocidad de la fuente es positiva cuando la fuente se mueve en la dirección de la onda emitida”).

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Yo prefiero utilizar lo que uno de mis antiguos profesores llamaba el “Método del Pensamiento” para resolver los problemas de desplazamiento Doppler. (Éste es sólo un uso de un Método de Pensamiento más general, en el que simplemente se piensa en un problema para encontrar la respuesta). Los ingredientes básicos son una “fórmula incompleta” fácil de recordar, dos reglas simples y una instrucción para pensar:

No es útil recordar las ecuaciones específicas; en su lugar, intenta aprender el proceso que te lleva a ellas. Esto te permite generar fórmulas a medida que las necesitas a partir de unos pocos conceptos básicos, en lugar de abarrotar tu cabeza con múltiples y/o confusas ecuaciones. Nota: este es un buen ejemplo del poder del modo de pensar del físico.

Ambulancia de efecto Doppler

Un murciélago vuela hacia una pared inmóvil a una velocidad constante de . El murciélago emite un sonido de hacia la pared, que se refleja hacia el murciélago. Si la velocidad del sonido en el aire es , ¿cuál es la frecuencia del sonido que experimenta el murciélago?

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Explicación: Para responder a esta pregunta, es imprescindible saber que tendremos que utilizar la ecuación del efecto doppler. En primer lugar, tendremos que calcular la frecuencia del sonido que llega a la pared. Luego, tendremos que calcular la frecuencia de la onda reflejada que llega al murciélago.

En el primer caso, consideraremos la frecuencia recibida por la pared. En este caso, el murciélago es la fuente, que se mueve, mientras que la pared es el observador estacionario. Por lo tanto, el término de la ecuación anterior es 0. Además, como el murciélago se está moviendo hacia la pared, deberíamos esperar que la frecuencia recibida por la pared sea mayor que la frecuencia original. Por lo tanto, tendremos que restar la velocidad de la fuente en el denominador, ya que eso dará lugar al aumento esperado de la frecuencia observada.

Mcq sobre el efecto doppler con respuestas

El efecto Doppler relativista es el cambio de frecuencia (y longitud de onda) de la luz, causado por el movimiento relativo de la fuente y el observador (como en el efecto Doppler clásico), cuando se tienen en cuenta los efectos descritos por la teoría especial de la relatividad.

El efecto Doppler relativista es diferente del efecto Doppler no relativista, ya que las ecuaciones incluyen el efecto de dilatación del tiempo de la relatividad especial y no incluyen el medio de propagación como punto de referencia. Describen la diferencia total de las frecuencias observadas y poseen la simetría de Lorentz necesaria.

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Los astrónomos conocen tres fuentes de desplazamiento hacia el rojo/azul: Los desplazamientos Doppler, los desplazamientos gravitacionales (debidos a la salida de la luz de un campo gravitatorio) y la expansión cosmológica (en la que el propio espacio se estira). Este artículo sólo se ocupa de los desplazamientos Doppler.

El desplazamiento Doppler relativista para el caso longitudinal, con la fuente y el receptor moviéndose directamente uno hacia el otro o alejándose de él, se deriva a menudo como si fuera el fenómeno clásico, pero modificado por la adición de un término de dilatación del tiempo[1][2] Este es el enfoque empleado en los libros de texto de física o mecánica de primer año, como los de Feynman[3] o Morin[4].

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