O efeito Doppler para ondas sonoras

O efeito Doppler é um meio pelo qual propriedades de onda (especificamente, frequências) são influenciadas pelo movimento de uma fonte ou ouvinte. A figura à direita demonstra como uma fonte em movimento distorceria as ondas provenientes dela, devido ao efeito Doppler (também conhecido como Deslocamento Doppler).

Se você já esteve esperando em um cruzamento de ferrovia e ouviu o apito do trem, provavelmente já reparou que o tom do apito muda à medida que se move em relação à sua posição. Da mesma forma, o tom de uma sirene muda à medida que se aproxima e depois passa por você na estrada.

Considere uma situação em que o movimento é orientado em uma linha entre o ouvinte L e a fonte S, com a direção do ouvinte para a fonte como a direção positiva. As velocidades v_eu e v_S são as velocidades do ouvinte e da fonte em relação ao meio de onda (neste caso, o ar é considerado em repouso). A velocidade da onda sonora, v, é sempre considerado positivo.

Aplicando esses movimentos e pulando todas as derivações confusas, obtemos a frequência ouvida pelo ouvinte (

f_eu = [(v + v_eu)/(v + v_S)] f_S

Se o ouvinte estiver em repouso, v_eu = 0.
Se a fonte estiver em repouso, então v_S = 0.
Isso significa que, se nem a fonte nem o ouvinte estiverem se movendo, f_eu = f_S, que é exatamente o que se esperaria.

Se o ouvinte estiver se movendo em direção à fonte, v_eu > 0, se estiver se afastando da fonte, v_eu < 0.

Como alternativa, se a fonte está se movendo em direção ao ouvinte, o movimento está na direção negativa, então v_S <0, mas se a fonte estiver se afastando do ouvinte, v_S > 0.

O efeito Doppler é fundamentalmente uma propriedade do comportamento das ondas físicas, portanto não há razão para acreditar que se aplique apenas às ondas sonoras. De fato, qualquer tipo de onda parece exibir o efeito Doppler.

Esse mesmo conceito pode ser aplicado não apenas às ondas de luz. Isso muda a luz ao longo do espectro eletromagnético da luz (ambos luz visível e além), criando um Deslocamento Doppler nas ondas de luz isso é chamado de desvio para o vermelho ou desvio para o azul, dependendo se a fonte e o observador estão se afastando um do outro ou um para o outro. Em 1927, o astrônomo Edwin Hubble observamos que a luz de galáxias distantes se deslocava de uma maneira que correspondia às previsões da Deslocamento Doppler e foi capaz de usá-lo para prever a velocidade com que eles estavam se afastando do Terra. Descobriu-se que, em geral, galáxias distantes estavam se afastando da Terra mais rapidamente do que as galáxias próximas. Essa descoberta ajudou a convencer astrônomos e físicos (incluindoAlbert Einstein) que o universo estava realmente se expandindo, em vez de permanecer estático por toda a eternidade, e, finalmente, essas observações levaram ao desenvolvimento do teoria do big bang.