¿Por qué cambia el tono cuando un auto pasa de largo?

Mientras la fuente se acerca, le llegan frentes comprimidos: la frecuencia es mayor que la emitida. Después del paso los frentes están estirados: la frecuencia es menor. En la realidad el tránsito es continuo, no un salto.

¿Hay efecto Doppler en la luz?

Sí: es un fenómeno ondulatorio general; en la luz se llama corrimiento al rojo o al azul. Aquí se toma el sonido porque el cambio de tono se oye de inmediato. Para el vacío, vea la página del efecto Doppler de la luz.

¿En qué se diferencia una fuente en movimiento de un observador en movimiento?

Para el sonido importa la velocidad respecto del medio. La fuente en movimiento cambia las distancias entre frentes; el observador en movimiento encuentra los mismos frentes con otra frecuencia por su propio desplazamiento. Aquí se muestra el primer caso.

¿Por qué no aumenta el volumen al acercarse?

El modelo separa el corrimiento de frecuencia del cambio de intensidad. Una fuente real más cerca se oye más fuerte, pero eso no es la compresión de longitudes de onda que fija el corrimiento Doppler.

Efecto Doppler

Fuente sonora en movimiento: los frentes se comprimen delante, se estiran detrás y cambia el tono para un observador en reposo.

Sobre el modelo

El efecto Doppler es el cambio de frecuencia y de longitud de onda para un observador cuando la fuente y el receptor se mueven uno respecto del otro. Aquí se mueve la fuente de sonido: al acercarse los frentes se comprimen y el tono sube; al alejarse se estiran y el tono baja. Para un observador en reposo f_obs = f_fuente · v / (v ± u), donde v es la velocidad del sonido y u la de la fuente; el más, cuando la fuente se aleja; el menos, cuando se acerca. El modelo: velocidad del sonido constante en un medio homogéneo, sin reflexiones y sin el caso de un observador en movimiento. En pantalla se ven frentes circulares: compresión delante y rarefacción detrás.

Para quién: Bachillerato y primer año de facultad: ondas, sonido, efecto Doppler.

Conceptos clave

efecto Doppler
corrimiento de frecuencia
tono
frente de onda
velocidad de la fuente
observador
velocidad del sonido

Cómo funciona

Observador en reposo y una fuente que oscila a lo largo de un eje: la proyección de la velocidad de la fuente sobre la visual desplaza la frecuencia percibida, f ≈ f₀ c/(c − v∥). Los frentes concéntricos se emiten desde las posiciones pasadas de la fuente; la distancia entre ellos es la longitud de onda aparente. Si se quiere, se oye un tono con la misma fórmula.

Fórmulas principales

f ≈ f₀ · c / (c − v∥), v∥ = v⃗ · r̂ (fuente → observador)

Aproximación de onda plana / fuente puntual; v∥ está acotada por estabilidad.

Preguntas frecuentes

¿Por qué cambia el tono cuando un auto pasa de largo?: Mientras la fuente se acerca, le llegan frentes comprimidos: la frecuencia es mayor que la emitida. Después del paso los frentes están estirados: la frecuencia es menor. En la realidad el tránsito es continuo, no un salto.
¿Hay efecto Doppler en la luz?: Sí: es un fenómeno ondulatorio general; en la luz se llama corrimiento al rojo o al azul. Aquí se toma el sonido porque el cambio de tono se oye de inmediato. Para el vacío, vea la página del efecto Doppler de la luz.
¿En qué se diferencia una fuente en movimiento de un observador en movimiento?: Para el sonido importa la velocidad respecto del medio. La fuente en movimiento cambia las distancias entre frentes; el observador en movimiento encuentra los mismos frentes con otra frecuencia por su propio desplazamiento. Aquí se muestra el primer caso.
¿Por qué no aumenta el volumen al acercarse?: El modelo separa el corrimiento de frecuencia del cambio de intensidad. Una fuente real más cerca se oye más fuerte, pero eso no es la compresión de longitudes de onda que fija el corrimiento Doppler.

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