El Efecto Doppler

Todos hemos percibido alguna vez que cuando una ambulancia se acerca emite un sonido diferente que cuando se aleja y no solo en intensidad. Algo cambia, al igual que cuando escuchamos una moto pasar rápidamente (http://www.soundsnap.com/node/37371).

Pues esto ocurre por efecto doppler, que no es más que el cambio aparente en la frecuencia de una onda (sonido en este caso) que está emitida por un foco en movimiento (ambulancia o moto).

Este cambio aparente es fácil de explicar.

Lo que caracteriza a una onda es la frecuencia (en el caso del sonido, ésta determina o agudo o grave que es). La frecuencia mide el número de oscilaciones realizadas por onda en un segundo. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor es la energía que transporta la onda (más rápidamente hace vibrar las partículas o los campos) y para una velocidad determinada, es inversamente proporcional a la longitud de onda. La longitud de onda es la distancia entre dos máximos de la onda.

De esta forma, cuanto mayor sea la longitud de onda menos oscilaciones podrá hacer.

Quizá en el dbujo se vea más claro:

Vemos que en el segundo caso, la onda ha hecho más oscilaciones que en el primero y, por tanto, su frecuencia es mayor.

Hemos dicho que el hecho de que un sonido sea agudo o grave depende de su frecuencia.

Esto es algo que sabrán muy bien aquellos que tocan algún instrumento de cuerda, cuanto más corta sea la cuerda que toquen, más agudo será el sonido porque más rápido vibrará ésta.

Por tanto, es lógico pensar que si el hecho de que un foco esté en movimiento afecta a su frecuencia (más bien a la que nosotros recibimos) el sonido que escuchamos sea difrente. Pero por qué ocurre esto. Vamos a verlo.

Un emisor de ondas (foco) en reposo se encuentra en el centro de todas las ondas que emite. En cambio, si el foco se mueve, ya no está exactamente en el centro sino que está desplazado en la dirección del movimiento.

Esto hace que las ondas estén más cerca unas de otras en el sentido de la velocidad y más lejos en el opuesto, es decir, su longitud de onda disminuye y, por tanto, aumenta su frecuencia aparentemente (es aparentemente porque la sirena emite siempre el mismo sonido con la misma frecuencia).

Por eso, cuando se acerca se oye más agudo y cuando se aleja, más grave.

Muy bien, pero... ¿qué pasa si el foco está quieto y los que nos movemos somos nosotros?

Pues se produce el mismo efecto, pero por algo ligeramente diferente.

Para explicarlo voy a poner un ejemplo muy claro.

Imaginémonos que estamos en la playa y decidimos hacer un experimento. Vamos a entrar en el mar y a contar las olas con las que nos chocamos por minuto, mientras que nuestra pobre madre, coaccionada por nuestros ruegos y resignada a tener un hijo científico, se dedica a contar las olas por minuto que llegan a la orilla.

Como es lógico, al entrar al mar e ir en sentido contrario al de las olas, nos chocaremos con muchas más que si vamos en el mismo sentido que éstas. Tanto es así que si vamos a la misma velocidad que las olas no nos encontraríamos ninguna a la salida (o estaríamos todo el rato en una de ellas, claro).

Por tanto, la frecuencia con la que nos hemos encontrado una ola a la entrada es mucho mayor que la frecuencia de olas a la salida y, en cambio, la frecuencia en realidad no ha cambiado en ningún momento, como te puede asegurar tu madre que ha estado contando las olas con gran entusiasmo en la orilla.

Tenemos pues aquí el efecto doppler. El emisor no ha cambiado, pero como el receptor sí, la frecuencia que éste recibe es diferente a la emitida.

Este efecto que yo he comentado para ondas sonoras, se da para todo tipo de ondas y por ello, tiene distintos tipos de aplicaciones.

En las ondas electromagnéticas también cambia la frecuencia, pero este cambio se traduce en un corrimiento hacia el rojo en el espectro visible cuando el emisor se aleja (disminiye la frecuencia aparente y, por tanto, la energía) y hacia el azul-violeta cuando se acerca. Gracias a esto se puede saber, por ejemplo, que el universo se está expandiendo (solo hay corrimientos al rojo, es decir, todo se aleja de todo)

Las aplicaciones del efecto doppler se dan sobre todo en astrofísica y en materia de radares (entre ellos los de tráfico, para saber cómo de rápido se alejan los coches), pero también tiene utilidad en medicina, ya que permite conocer el sentido y velocidad de la sangre y esto permite hacer una ecografía doppler (quizá Huxley nos pueda explicar cómo).

Ya finalmente podemos decir el protagonista del anuncio de Renauld Clio de cuando algunos éramos jóvenes, no es que tuviera un toque dado en la cabeza, es que no conocía el efecto Doppler ;)

http://www.youtube.com/watch?v=qmmBE3axyaA&feature=related

Espero que os haya gustado (la entrada, no el anuncio :)