SERWAY - JEWETT

Sección 17.4 El efecto Doppler 485
v
f ¿ a b f 1fuente móvil hacia el observador2 (17.11)
v v S
Es decir: la frecuencia observada aumenta siempre que la fuente se mueva hacia el observador.
Cuando la fuente se aleja de un observador estacionario, como es el caso del observador
B en la figura 17.9a, el observador mide una longitud de onda que es mayor que
y escucha una frecuencia reducida:
f ¿
v
a b f 1fuente que se aleja del observador 2 (17.12)
v v S
La correspondencia general para la frecuencia observada cuando una fuente es móvil y
un observador está en reposo se expresa como la ecuación 17.11, con la misma convención
de signo aplicada a v S como se aplicó a v O : un valor positivo se sustituye para v S cuando la
fuente se mueve hacia el observador, y un valor negativo se sustituye cuando la fuente se
aleja del observador.
Por último, al combinar las ecuaciones 17.9 y 17.11 se obtiene la siguiente correspondencia
general para la frecuencia observada:
f ¿ a v v O
v v S
b f (17.13)
En esta expresión los signos para los valores sustituidos para v O y v S dependen de la dirección
de la velocidad. Un valor positivo se usa para movimiento del observador o la fuente
hacia el otro (asociado con un aumento en la frecuencia observada), y un valor negativo
se usa para movimiento de uno alejándose del otro (asociado con una disminución en la
frecuencia observada).
Aunque el efecto Doppler se experimenta más comúnmente con ondas sonoras, es un
fenómeno común a todas las ondas. Por ejemplo, el movimiento relativo de la fuente y el
observador produce un corrimiento de frecuencia en las ondas luminosas. El efecto Doppler
se usa en los sistemas de radar policiacos para medir la rapidez de los vehículos
automotores. Del mismo modo, los astrónomos usan el efecto para determinar la rapidez
de estrellas, galaxias y otros objetos celestes en relación con la Tierra.
Pregunta rápida 17.4 Considere los detectores de ondas acuáticas en tres posiciones A,
B y C de la figura 17.9b. ¿Cuál de los siguientes enunciados es verdadero? a) La rapidez
de onda es mayor en la posición A. b) La rapidez de onda es mayor en la posición C. c) La
longitud de onda detectada es mayor en la posición B. d) La longitud de onda detectada
es mayor en la posición C. e) La frecuencia detectada es mayor en la posición C. f) La
frecuencia detectada es mayor en la posición A.
Pregunta rápida 17.5 Usted está de pie sobre una plataforma en una estación de tren y
escucha un tren que se aproxima a la estación con velocidad constante. Mientras el tren
se aproxima, pero antes de que llegue, ¿qué escucha? a) la intensidad y la frecuencia del
sonido aumentan, b) la intensidad y la frecuencia del sonido disminuyen, c) la intensidad
aumenta y la frecuencia disminuye, d) la intensidad disminuye y la frecuencia
aumenta, e) la intensidad aumenta y la frecuencia permanece igual, f) la intensidad
disminuye y la frecuencia permanece igual.
Expresión general de
corrimiento Doppler
PREVENCIÓN DE RIESGOS
OCULTOS 17.1
El efecto Doppler no depende
de la distancia
Algunas personas creen que
el efecto Doppler depende
de la distancia entre la fuente
y el observador. Aunque la
intensidad de un sonido varía a
medida que la distancia cambia,
la frecuencia aparente sólo
depende de la rapidez relativa
de la fuente y el observador.
Mientras usted escucha una
fuente que se aproxima,
detectará intensidad creciente
pero frecuencia constante.
Mientras la fuente pasa,
escuchará que la frecuencia
cae súbitamente a un nuevo
valor constante y la intensidad
comienza a disminuir.
EJEMPLO 17.5
El radio–reloj descompuesto
Su radio–reloj lo despierta con un sonido estable e irritante de 600 Hz de frecuencia. Una mañana funciona mal y no se
puede apagar. Frustrado, arroja el radio–reloj por la ventana de su dormitorio en el cuarto piso, a 15.0 m del suelo. Suponga
que la rapidez del sonido es de 343 m/s. Mientras escucha al radio–reloj que cae, ¿qué frecuencia escucha justo antes
de que lo oiga chocar con el suelo?