La sirena de una ambulancia se oye más aguda cuando se acerca y más grave cuando se aleja. La explicación se obtiene a partir de la separación entre los frentes de onda y del número de frentes que llegan en 1 segundo.
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
音源が170 m/sで近づく。止まっている人に聞こえる振動数は？
音源と聞く人が同じ向きに170 m/sで進む。聞こえる振動数は？
La fórmula se deduce del diagrama de los frentes de onda.
1Se calcula la separación entre los frentes de onda de una fuente sonora en reposo.λ=Vf……
2Se pone en movimiento la fuente sonora y se calcula la separación entre los frentes de onda por delante de ella.λ′=V − uf……
3Se calcula la frecuencia que recibe un observador en reposo.f′=V fV − u……
4Se calcula la frecuencia cuando el observador está en movimiento.f′=(V + v) fV……
5Se comparan 2 casos de acercamiento con la misma rapidez.V fV − u＞(V + u) fV……
6Se deduce la fórmula para el caso en que se mueven tanto la fuente sonora como el observador.f′=f (V − vo)V − vs……
7Se sustituyen los valores de la ambulancia para el acercamiento y el alejamiento en línea recta.1009 Hz→915 Hz……
Ampliación: observación desde el borde de la carretera y movimiento supersónico
8Observación desde el borde de la carreteraf′=f VV − u cosθ……
9La fuente se mueve más rápido que el sonido.sinθ=Vu……
Lo aprendido en este capítulo
La longitud de onda se reduce por delante de la ambulancia y aumenta por detrás. Tras su paso, disminuye el número de frentes de onda que llegan en 1 segundo al observador en reposo, y el sonido se vuelve más grave. Desde el borde de la carretera, este cambio se percibe de forma gradual.
1009→915 HzAcercamiento y alejamiento en línea recta
Si la fuente sonora y el observador se desplazan en la misma dirección y sentido a 170 m/s, se siguen percibiendo 400 Hz.
En la vida cotidianaLas pistolas de radar utilizadas en el béisbol y los radares meteorológicos determinan la rapidez de las pelotas y las gotas de lluvia a partir del cambio de frecuencia de las ondas de radio reflejadas.
Resumen detallado
El efecto Doppler se produce porque cambian la separación entre los frentes de onda y la rapidez con que el oyente los encuentra, sin que cambie el tono del sonido emitido por la fuente. Si la fuente se mueve, cambia la longitud de onda en el aire; si el oyente se mueve, cambia la rapidez con que encuentra los frentes de onda. Como la velocidad del sonido está determinada con respecto al aire, estas 2 situaciones no producen el mismo resultado aunque la rapidez de acercamiento sea la misma. Cuando el movimiento no sigue la línea que une la fuente con el oyente, solo influye la componente de la velocidad dirigida hacia el oyente, por lo que el tono varía de forma continua.