Efecto Doppler

L’EFECTE DOPPLER:

Per parlar de l’efecte Doppler, primer hem de parlar de les ones. Una ona és una propagació d'una pertorbació d'alguna propietat d'un medi.

Una ona necessita un medi per a propagar-se, ja sigui un gas, un fluid, etc.

A finals del s. XVIII Isaac Newton va intentar mesurar la velocitat del so. Va intentar calcular el que tardava l’eco d’un so en anar i tornar d’un llarg passadís.

La primera ona emesa va ser el Big Bang.

La velocitat d’una pertorbació depèn del medi que travessa i de la connexió entre les partícules de la matèria. En cas que la unió sigui dèbil, la velocitat de la pertorbació serà mes lenta, i en cas que la connexió sigui mes forta la velocitat serà més ràpida.

Cada ona té una amplitud (magnitud de la pertorbació) i es manté a mesura que la ona es propaga.

També té una duració definida per cada cicle complet: el període. La inversa del període es diu freqüència.

Posem l’exemple de la música:

• Com més alt és el volum, més gran és la amplitud

• Com més gran és la freqüència, més petit és el període.

• Com més petita és la freqüència, més gran és el període.

La longitud d’ona és el període multiplicat per la velocitat. La velocitat és la freqüència multiplicada per la longitud d’ona.

No totes les ones es dispersen igual, les ones del so i la d’aigua es propaguen a velocitats diferents, i a diferència de les del so, les ones de l’aigua es poden propagar a diferents velocitats unes de les altres.

Totes les ones mecàniques segueixen els mateixos principis bàsics:

• En el cas de les masses unides per motlles, la velocitat de la ona depèn de la rigidesa del motlle, de la massa de cada oscil•lador i de la distància d’equilibri entre elles.

A l’aigua la gravetat fa que una ona torni a la seva posició inicial, per això depèn de la gravetat la velocitat d’una ona. Quan més a prop està la superfície del fons, més lenta és l’ona.

Les ones sonores són generades per alguna cosa que fa oscil•lar l’aire. Una ona sonora té la mateixa freqüència que la seva font.

La velocitat de l’ona sonora depèn de la pressió i la densitat de l’aire.

Ara, tenint aquest coneixement de les ones, podem començar a parlar de l’efecte Doppler.

L’efecte Doppler es produeix quan un observador rep una ona emesa per una font que es mou respecte a ell. En aquesta situació la freqüència que mesura l’observador canvia contínuament: Mentre la font s’apropa, la freqüència augmenta i mentre la font s’allunya la freqüència disminueix.

Un clar exemple seria la aproximació de una ambulància fent sonar la sirena. Mentre s’acosta fent sonar la sirena, el so es percep més agut i quan s’allunya el so es percep més greu, tot i que el xiulet de la sirena sempre està emetent amb el mateix to.

Representació del efecte Doppler.

Christian Doppler (1803-1853), va ser conegut per la seva hipòtesi sobre l’ efecte Doppler. Va néixer a Àustria l’any 1803.

Va estudiar física i matemàtiques a Viena i a Salzburg i més tard al 1841 va començar com a professor d’aquestes dues matèries a la Universitat de Praga. Un any mes tard als 39 anys va publicar el seu treball més conegut en el qual s’ hipotetitzava sobre l’efecte Doppler. Durant els seus anys a Praga va publicar més de 50 articles en àrees de matemàtiques, física i astronomia.

El 1850 va ser nomenat director de l’Institut de Física Experimental de la Universitat de Viena però poc després a causa d’una malaltia

...