Por que o tom muda quando o carro passa?

Enquanto a fonte se aproxima, chegam frentes comprimidas — a frequência fica acima da emitida. Depois da passagem as frentes estão esticadas — a frequência fica abaixo. Na realidade a transição é contínua, não um salto.

O efeito Doppler vale também para a luz?

Sim, é um fenômeno ondulatório geral: na luz chama-se desvio para o vermelho ou para o azul. Aqui tomou-se o som, porque a mudança da altura se ouve de imediato. Para o vácuo veja a página do efeito Doppler da luz.

Em que a fonte em movimento difere do observador em movimento?

Para o som importa a velocidade em relação ao meio. A fonte em movimento muda as distâncias entre as frentes; o observador em movimento encontra as mesmas frentes com outra frequência por causa do próprio deslocamento. Aqui está o primeiro caso.

Por que o volume não aumenta na aproximação?

O modelo separa o deslocamento de frequência da mudança de intensidade. Uma fonte real mais perto soa mais forte, mas isso não é a compressão dos comprimentos de onda que define o deslocamento Doppler.

Efeito Doppler

Fonte sonora em movimento: compressão das frentes à frente, estiramento atrás e mudança da altura do som para o observador parado.

Sobre o modelo

O efeito Doppler é a mudança da frequência e do comprimento de onda para o observador quando a fonte e o receptor se movem um em relação ao outro. Aqui move-se a fonte sonora: na aproximação as frentes comprimem-se e a altura do som sobe; no afastamento esticam-se e o tom cai. Para um observador parado f_obs = f_fonte · v / (v ± u), em que v é a velocidade do som e u a da fonte; o sinal de mais vale quando a fonte se afasta, o de menos quando se aproxima. Modelo: velocidade do som constante num meio homogêneo, sem reflexões e sem o caso do observador em movimento. Na tela, frentes circulares: compressão à frente e rarefação atrás.

Para quem: Ensino médio e início da graduação: ondas, som, efeito Doppler.

Conceitos-chave

efeito Doppler
deslocamento de frequência
altura do som
frente de onda
velocidade da fonte
observador
velocidade do som

Como funciona

Observador parado e fonte que oscila ao longo do eixo: a projeção da velocidade da fonte sobre a linha de visada desloca a frequência percebida, f ≈ f₀ c/(c − v∥). As frentes concêntricas saem das posições passadas da fonte; a distância entre elas é o comprimento de onda aparente. O tom da mesma fórmula pode ser ligado se quiser.

Fórmulas principais

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

Aproximação de onda plana / fonte pontual; v∥ limitado por estabilidade.

Perguntas frequentes

Por que o tom muda quando o carro passa?: Enquanto a fonte se aproxima, chegam frentes comprimidas — a frequência fica acima da emitida. Depois da passagem as frentes estão esticadas — a frequência fica abaixo. Na realidade a transição é contínua, não um salto.
O efeito Doppler vale também para a luz?: Sim, é um fenômeno ondulatório geral: na luz chama-se desvio para o vermelho ou para o azul. Aqui tomou-se o som, porque a mudança da altura se ouve de imediato. Para o vácuo veja a página do efeito Doppler da luz.
Em que a fonte em movimento difere do observador em movimento?: Para o som importa a velocidade em relação ao meio. A fonte em movimento muda as distâncias entre as frentes; o observador em movimento encontra as mesmas frentes com outra frequência por causa do próprio deslocamento. Aqui está o primeiro caso.
Por que o volume não aumenta na aproximação?: O modelo separa o deslocamento de frequência da mudança de intensidade. Uma fonte real mais perto soa mais forte, mas isso não é a compressão dos comprimentos de onda que define o deslocamento Doppler.

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