EFEITO DOPPLER

Quando uma fonte de som, um ouvinte, ou ambos estiverem em movimento em relação ao ar, a altura do som, percebida pelo ouvinte, não será, em geral, idêntica à quando o ouvinte estivesse em repouso. Um exemplo clássico é quando observamos um ambulância (com a sirene ligada) vindo em nosso encontro depois partindo para longe, o som quando ela estiver vindo é diferente do que ela produz quando está indo. Ou ainda para sentir o Efeito Doppler é só movimentar um celular, tocando, rapidamente ao lado do ouvido.

APROFUNDANDO

Sejam Vo e Vf as velocidades de um ouvinte e de uma fonte em relação ao ar. Para simplificar o estudo iremos considerar o caso em que as velocidades estão ao longo da linha que une o observador e a fonte. Como são várias as situações possíveis para este caso iremos fazer uma convenção de sinais a serem adotados. Sentido positivo quando Vo e Vf  vai da posição do ouvinte para a posição da fonte. A velocidade de propagação da onda será sempre positiva.

 

Veja os seguintes casos:

Fonte sonora aproximando-se do observador

Agora vamos considerar a nossa ambulância aproximando-se do observador. Quando tal fato ocorre, veremos que a as frentes de onda que estão à frente da fonte ficarão mais próximas, enquanto as que ficam atrás ficarão mais afastadas. Do seu ponto de vista, o observador receberá frentes de onda com uma freqüência maior quando comparado com o caso da fonte em repouso. O resultado será a percepção, pelo observador, de um som mais agudo, ou seja, a freqüência da onda sonora para o observador será maior do que a que está sendo emitida pela fonte.

Fonte sonora afastando-se do observador

Como foi dito, as frentes de onda que ficam atrás da ambulância ficam mais afastadas e por isso quando ela passa pelo nosso observador, o mesmo começa a receber menos frentes de onda quando comparado com o exemplo da fonte sonora em repouso, e por isso o som para ele será mais grave, ou seja, um som com uma freqüência menor.

O cálculo da freqüência sonora percebida pelo observador - MACETADO!

É possível determinar a freqüência percebida pelo observador (fo) desde que se saiba a freqüência natural da fonte (ff), a velocidade da fonte (Vf), a velocidade do observador (Vo) e a velocidade do som (V), que em média vale 340m/s. Tal cálculo pode ser realizado pela equação que está representada no quadro a seguir.

Tenha cuidado na hora de escolher a o sinal de mais ou menos que aparecem nos denominadores da equação. Tal escolha deve ser feita através da convenção que está localizada na parte inferior da figura.

Você deverá sempre escolher o sentido do observador para a fonte como positivo. O objeto que se mover no mesmo sentido da convenção terá a sua velocidade positiva, enquanto o que se mover contra esse sentido terá a sua velocidade negativa.

Para finalizar cabe salientar que toda a explicação foi baseada no observador em repouso e na fonte em movimento, mas o efeito Doppler é também verificado quando a fonte está em repouso e o observador em movimento em relação a ela, ou também quando os dois estão em movimento em relação à Terra e em relação a si mesmos.