Efectul Doppler este un fenomen ondulatoriu caracterizată prin schimbarea de lungimeînval sau din frecvență a unei unde emise de o sursă care se mișcă în raport cu un observator.
Ce este efectul Doppler?
Este făcutDoppler este un fenomen de undă fizică care apare atunci când există apropiere sau îndepărtarearelativ între o sursă de undă și un observator. Acest fenomen se întâmplă deoarece vitezăînpropagareînunuval, oricare ar fi acesta, depinde exclusiv de mijloacele prin care se propagă această undă. Astfel, chiar dacă sursa undelor sau observatorul se mișcă, viteza de propagare a undei nu se va schimba. Cu toate acestea, va exista o variație a lungimii de undă și a frecvenței undei captate de observator.
THE vitezăînpropagare a oricărei unde, fie că este o undă mecanică (sunet) sau o undă electromagnetică (lumină), păstrează o relație proporțională cu lungimea de undă și cu frecvența de oscilație. Ceas:
v - viteza de propagare a undei (m / s)
λ - lungimea de undă (m)
f - frecvența de oscilație (Hz sau s-1)
Imaginați-vă următoarea situație: o ambulanță cu sirena pe ea călătorește pe o stradă îndepărtându-se a unui observator și apropiindu-se de la un alt observator. Uită-te la imaginea de mai jos:
Cum viteza de propagare a undelor sonore Depindenumaidedestul de (în acest caz, aerul), vitezărelativ între undele sonore și ambii observatori va fi la fel, atât în raport cu observatorul care împinge cât în raport cu observatorul care abordare a sursei valurilor. În acest fel, pentru ca viteza să rămână constant pentru ambii observatori, apar schimbări la lungimeînval (spațiu necesar undei pentru a finaliza o oscilație) și în frecvență. cum sunt aceste magnitudini inversproporţional, se poate spune că:
Observatorul care vede ambulanța îndepărtându-se va auzi un sunet cu mai marelungimeînval și mai micafrecvență, prin urmare, mai mult serios;
Observatorul care vede ambulanța apropiindu-se va auzi un sunet de mai marefrecvență și mai micalungimeînval, prin urmare, mai mult acut.
Vezi și: Unde sonore
Imaginea de mai sus prezintă o sursă de unde sonore care se mișcă și deformarea suferită de fronturile de undă sonore emise.
Cine a descoperit efectul Doppler?
Efectul Doppler a fost descris pe deplin de către fizicianul austriac JohanncreştinDoppler, în 1842. Dovada experimentală a acestui efect a fost făcută trei ani mai târziu de Buys Ballot. Pentru aceasta, Ballot a efectuat un curios experiment în care o trupă a emis mai multe note muzicale deasupra unei locomotive în mișcare. Între timp, un set de observatori a înregistrat notele auzite conform multe diferiteviteze apropierea și plecarea din tren.
Formula efectului Doppler
Formula generală utilizată pentru a calcula modificarea frecvenței în efectul Doppler este prezentată mai jos:
f ' - frecvența observată (Hz)
f0 - frecvența emisă (Hz)
v - viteza de undă la mijloc (m / s)
v0 - viteza observatorului (m / s)
vF- viteza sursei de undă emitentă (m / s)
Pentru a utiliza formula prezentată mai sus, este necesar să știm dacă există un decalaj între sursa de unde este observator. Pentru aceasta:
Noi folosim semn de sus atât în numărător (+), cât și în numitor (-) dacă există apropiere între sursă și observator;
Noi folosim semnal scăzut atât în numărător (-), cât și în numărător (+) dacă există îndepărtarea între sursă și observator.
Efectul Doppler în medicină
Efectul Doppler este utilizat în medicină în mai multe teste imagistice, cum ar fi ecocardiografia. În acest examen, proprietățile anatomice ale inimii sunt studiate în căutarea unor anomalii în funcționarea sa. Pentru aceasta, se utilizează o sursă de emisie cu ultrasunete (sunete cu o frecvență mai mare de 20 000 Hz). Aceste sunete sunt absorbite, refractate și reflectate de diferite țesuturi și fluxul sanguin, care se comportă ca o sursă secundară de unde reflectate în mișcare. În acest fel, este posibilă cartografierea pompării sângelui, observarea refluxului de sânge etc.
Pe ecocardiografia Doppler, sunt captate undele sonore reflectate de sânge pe măsură ce se îndepărtează de sau aproape de sursa de ultrasunete.
Uitede asemenea: Diagnostic prin efect Doppler
Efect Doppler luminos
Efectul Doppler este văzut și în undele electromagnetice, cum ar fi lumina. Ca și în cazul sunetului, viteza luminii nu depinde de observatorul său, ci doar de mediul în care se propagă. Prin urmare:
atunci când există apropiere între sursa undelor electromagnetice și un observator, acesta din urmă va observa o creștere a frecvențelor observate și o scădere a lungimii de undă;
atunci când există îndepărtarea între sursa undelor electromagnetice și un observator, observatorul va observa o scădere a frecvențelor observate și o creștere a lungimii de undă.
Vezi și:Culoarea și frecvența luminii
O Este făcutDopplerdăușoară este un fenomen observat pe scară largă în Astronomie. Lumina vizibilă emisă de stele este distribuită într-o bandă îngustă de frecvență numită spectru vizibil. Când vedem lumina emisă de stele în galaxiile îndepărtate, observăm adesea creșteri ale frecvenței luminii, numite de astronomi ca. Schimbare albastră, întrucât lumina vizibilă tinde să se apropie de frecvența culorii albastre. În cazurile în care stelele se îndepărtează de Pământ, fenomenul este numit tura roșie.
Când o stea se apropie de spectator cu viteză mare, luminozitatea acesteia pare să devină albăstruie; când te îndepărtezi, strălucirea ei devine roșiatică.
Efect Doppler asupra radarului de trafic
Una dintre aplicațiile efectului Doppler este în radarele semaforului, utilizate pentru a măsura viteza vehiculelor auto. Aceste radare emit un fascicul de lumină a cărui frecvență este în domeniul infraroșu. Apoi, se măsoară timpul necesar pentru ca grinda să revină la sursă. cum este viteza luminii constant, este posibil să se măsoare viteza cu care se deplasează sursa secundară care reflectă lumina (vehiculul) în fiecare moment, chiar și la distanțe mari.
Radarele cu infraroșu sunt utilizate pentru a măsura viteza instantanee a vehiculelor.
Uitede asemenea: Extinderea universului
Rezumatul efectului Doppler
Efectul Doppler apare ori de câte ori există apropiere sau plecare între o sursă de unde mecanice sau electromagnetice și un observator.
În cazul aproximării, frecvența observată este mai mare decât frecvența emisă de sursă.
În cazul distanței, frecvența observată este mai mică decât frecvența emisă de sursă.
Efect Doppler - exerciții
Un bărbat care stă pe marginea unei treceri de pietoni urmărește o ambulanță care se apropie cu o viteză de 20 m / s. Având în vedere că ambulanța emite sunete cu o frecvență egală cu 2500 Hz, determinați ce frecvență va fi auzită de bărbat.
Adopta:
vSUNET = 340 m / s
Rezoluţie
Conform exercițiului, ambulanța se apropie de bărbatul care se află în repaus. Prin urmare, vom folosi doar semnele superioare ale formulei efectului Doppler, atât la numitor, cât și la numărător. Ceas:
În acest exercițiu, așa cum este viteza observatorului nul, vom folosi v0 = 0. Deci, înlocuind celelalte variabile, trebuie să:
Prin urmare, în timpul apropierii ambulanței, observatorul va auzi un sunet mai înalt cu o frecvență apropiată de 2656 Hz.
Uitede asemenea: Mai multe exerciții despre efectul Doppler
De mine. Rafael Helerbrock
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm
