SERWAY - JEWETT

Sección 17.4 El efecto Doppler 487
SOLUCIÓN
Use la ecuación 17.13 para hallar la frecuencia de corrimiento
Doppler que escucha el observador en el sub B, y
de nuevo tenga cuidado con los signos de las velocidades
de la fuente y el observador:
f ¿ a v v O
b f
v v S
1 533 m>s 1 9.00 m>s2
f ¿ c d11 400 Hz2 1 385 Hz
1 533 m>s 1 8.00 m>s2
Finalizar Advierta que la frecuencia cae de 1 416 Hz a 1 385 Hz a medida que los submarinos se pasan. Este efecto es similar
a la caída en frecuencia que usted escucha cuando un automóvil pasa junto a usted mientras suena el claxon.
¿Qué pasaría si? Mientras los submarinos se aproximan mutuamente, algo del sonido desde el sub A se refleja desde el sub
B y regresa al sub A. Si este sonido lo detectara un observador en el sub A, ¿cuál es su frecuencia?
Respuesta El sonido de la frecuencia aparente de 1 416 Hz que encontró en el inciso A) se refleja de una fuente móvil (sub
B) y después lo detecta un observador móvil (sub A). Por lo tanto, la frecuencia detectada por el sub A es
f – a v v O
v v S
b f ¿
1 533 m>s 1 8.00 m>s2
c d11 416 Hz2 1 432 Hz
1 533 m>s 1 9.00 m>s2
Esta técnica la aplican los oficiales de policía para medir la rapidez de un auto en movimiento. Desde la patrulla se emiten
microondas que se reflejan en el automóvil en movimiento. Al detectar la frecuencia de corrimiento Doppler de las microondas
reflejadas, el oficial de policía puede determinar la rapidez del auto en movimiento.
Ondas de choque
Considere ahora lo que sucede cuando la rapidez v S de una fuente supera la rapidez de
onda v. Esta situación se muestra gráficamente en la figura 17.10a. Los círculos representan
frentes de onda esféricos emitidos por la fuente en diferentes momentos durante
su movimiento. En t 0, la fuente está en S 0 , y en un tiempo posterior t, la fuente está
en S n . En el tiempo t, el frente de onda con centro en S 0 alcanza un radio de vt. En este
Frente de
onda cónica
0
1
vt
S 0
S 3
S 4
2
S 1 S 2
v S t
v S
u
S n
© 1973 Kim Vandiver & Harold E. Edgerton/Cortesía de Palm Press, Inc.
a)
Figura 17.10 a) Una representación de una onda de choque producida cuando una fuente se mueve de S 0 a S n con una rapidez v S , que es
mayor que la rapidez de onda v en el medio. La envolvente de los frentes de onda forman un cono cuyo semiángulo del vértice se conoce por
sen v/v S . b) Fotografía estroboscópica de una bala que se mueve con rapidez supersónica a través del aire caliente sobre una vela. Advierta
la onda de choque en la vecindad de la bala.
b)