Efecto doppler y su formula en la vida

Muchos habrán escuchado sobre el efecto doppler o cuando van al cardiólogo que deben hacer el examen doppler. Dentro de los amantes de la física es un efecto muy conocido y muy utilizado en la vida cotidiana tanto por seres vivos como en los equipos tecnológicos.

Este fenómeno lleva el nombre de su descubridor, Christian Andreas Doppler, un matemático y físico austríaco que presentó sus primeras teorías sobre el asunto en 1842.

Todas las ondas se muevan a través de un medio homogéneo con una velocidad constante qué solo depende de las propiedades físicas del medio. Esto se cumple independientemente de que la fuente se mueva o esté en reposo. Sin embargo, el tono con que percibimos el sonido se modifica si la fuente de las ondas o el observador (nosotros) se mueven uno respecto del otro. Un ejemplo de este cambio se da cuando escuchamos la bocina de un auto que suena cuando pasa delante nuestro, ésta se escucha con un tono más alto cuando el vehículo se acerca a nosotros y más bajo cuando se aleja. Como sabemos la frecuencia de la onda emitida por una fuente, depende de la fuente, por lo tanto el cambio de frecuencia percibido por el observador es solo aparente. Este cambio de frecuencia aparente se denomina efecto Doppler.

En general el efecto Doppler ocurre siempre que haya un movimiento relativo entre la fuente y el observador, provocando que la frecuencia percibida sea diferente de la emitida por la fuente, en el caso que el movimiento sea de acercamiento, la frecuencia aumenta (más agudo) y en el caso de alejamiento la frecuencia disminuye (más grave).

Para analizar este efecto, consideremos primeramente el caso donde el observador O se mueve hacia la fuente S que está en reposo (por simplicidad, consideraremos que el aire está en reposo). Supongamos el observador O caminando hacia la fuente con una velocidad v₀, la cual al estar en reposo vs = 0. La fuente emite una onda de frecuencia f, longitud (gamma) y velocidad del sonido v. Si el observador estuviera en reposo la llegarían claramente f números de frentes de onda por segundo (pues v₀ = 0 y vs = 0). Cuando el observador se mueva hacia la fuente la velocidad de las ondas respecto del observador es:

Como (1+ v₀ /v ) (gamma) 1 significa que el observador escuchará con una frecuencia mayor al sonido emitido por la fuente.

Si el observador se alejara de la fuente v’ = v – v₀  f’ = f(1 – v₀/ v ) en este caso la frecuencia es menor que la emitida y el observador percibirá el sonido más grave. Podemos concluir que cuando un observador se mueve y la fuente de sonido permanece en reposo , la frecuencia aparente percibida es: