Efecto Doppler: una fuente que se acerca a un oyente
1 · Predecir
Una fuente de sonido se mueve hacia un oyente estacionario mientras emite un tono constante. ¿El oyente escucha un tono más alto, más bajo o el mismo que la frecuencia verdadera de la fuente?
- El oyente escucha un tono más alto que la frecuencia real de la fuente.
- El oyente escucha exactamente el mismo tono.
- El oyente escucha un tono más bajo.
2 · Configurar
- Abra el valor preestablecido de aproximación Doppler y presione Restablecer. La fuente emite 440 Hz en el aire 20°C; el oyente está quieto.
- Habilite la lectura de frecuencia observada en el observador.
- Establezca la velocidad de aproximación de la fuente para cada prueba y registre la frecuencia observada.
3 · Recopilar Datos
| Frecuencia de fuente f (Hz) | Velocidad de fuente v_s (m/s) | Frecuencia observada f′ (Hz) |
|---|---|---|
| 440.00 | 20.00 | |
| 440.00 | 35.00 | |
| 440.00 | 50.00 |
Grafique la frecuencia observada f′ (eje y) frente a la velocidad de la fuente v_s (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule f′ = f·c/(c − v_s) usando c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s para aire 20°C. Compare con la tabla.
- Explique por qué f′ sigue aumentando a medida que v_s crece, y qué pasaría con la fórmula (y con el sonido) si v_s alguna vez alcanzara la velocidad del sonido c.
5 · Ampliar
- La sirena de una ambulancia suena más aguda cuando se acerca y de repente baja de tono cuando pasa y se aleja. Utilice la convención de signos de la fórmula Doppler para explicar la caída.
- Este experimento solo cubre una fuente próxima. Si la fuente se alejara, ¿esperaría que (c − v_s) se convirtiera en (c + v_s) en el denominador? Explique qué efecto tiene eso en f′.
La física detrás de este experimento
Efecto Doppler (fuente en movimiento)
Una fuente que se mueve hacia un oyente estacionario comprime los frentes de onda que tiene delante, elevando la frecuencia que el oyente escucha: f′ = f·c/(c − v_s).