O efeito Doppler para ondas sonoras

Dane Wirtzfeld, Getty Images

O efeito Doppler é um meio pelo qual propriedades da onda (especificamente, frequências) são influenciadas pelo movimento de uma fonte ou ouvinte. A imagem à direita demonstra como uma fonte em movimento distorceria as ondas provenientes dela, devido ao efeito Doppler (também conhecido como Deslocamento Doppler ).

Se você já esteve esperando em um cruzamento de ferrovia e ouviu o apito do trem, provavelmente notou que o tom do apito muda à medida que se move em relação à sua posição. Da mesma forma, o tom de uma sirene muda à medida que ela se aproxima e passa por você na estrada.

Calculando o Efeito Doppler

Considere uma situação em que o movimento é orientado em uma linha entre o ouvinte L e a fonte S, com a direção do ouvinte para a fonte como a direção positiva. As velocidades dentro_eu e dentro_S são as velocidades do ouvinte e da fonte em relação ao meio ondulatório (o ar neste caso, que é considerado em repouso). A velocidade da onda sonora, dentro , é sempre considerado positivo.

Aplicando esses movimentos e pulando todas as derivações confusas, obtemos a frequência ouvida pelo ouvinte ( f_eu ) em termos de frequência da fonte ( f_S ):

f_eu = [( dentro + dentro_eu )/( dentro + dentro_S )] f_S

Se o ouvinte está em repouso, então dentro_eu = 0.
Se a fonte estiver em repouso, então dentro_S = 0.
Isso significa que se nem a fonte nem o ouvinte estão se movendo, então f_eu = f_S , que é exatamente o que se esperaria.

Se o ouvinte está se movendo em direção à fonte, então dentro_eu > 0, mas se estiver se afastando da fonte, então dentro_eu <0.

Alternativamente, se a fonte está se movendo em direção ao ouvinte, o movimento está na direção negativa, então dentro_S <0, but if the source is moving away from the listener then dentro_S > 0.

Efeito Doppler e outras ondas

O efeito Doppler é fundamentalmente uma propriedade do comportamento das ondas físicas, portanto não há razão para acreditar que ele se aplique apenas às ondas sonoras. De fato, qualquer tipo de onda parece exibir o efeito Doppler.

Este mesmo conceito pode ser aplicado não apenas às ondas de luz. Isso desloca a luz ao longo do espectro eletromagnético da luz (ambos luz visível e além), criando um Deslocamento Doppler em ondas de luz isso é chamado de redshift ou blueshift, dependendo se a fonte e o observador estão se afastando ou se aproximando. Em 1927, o astrônomo Edwin Hubble observou que a luz de galáxias distantes mudou de uma maneira que combinava com as previsões do deslocamento Doppler e foi capaz de usar isso para prever a velocidade com que eles estavam se afastando da Terra. Descobriu-se que, em geral, as galáxias distantes estavam se afastando da Terra mais rapidamente do que as galáxias próximas. Esta descoberta ajudou a convencer astrônomos e físicos (incluindo Albert Einstein ) que o universo estava realmente se expandindo, em vez de permanecer estático por toda a eternidade, e, finalmente, essas observações levaram ao desenvolvimento do teoria do big bang .