Imagine que es un conductor de ambulancia y tiene que conducir a alta velocidad por las calles de una gran ciudad llena de automóviles. Ahora imagina que eres una de las multitudes en la acera. Estás parado en el cruce y esperando el momento en que puedas cruzar la calle. Pero primero debes saltarte la ambulancia de carreras.
El rugido de su sirena se escucha desde lejos. Pero lo extraño es que cuanto más se acerca un automóvil con una cruz roja, más alto se vuelve el sonido de una sirena. Cuando el automóvil comienza a alejarse, se repite lo mismo, pero viceversa. A medida que el automóvil se aleja, el sonido de la sirena se vuelve más y más bajo hasta que desaparece por completo. Al mismo tiempo, el conductor de la ambulancia no nota ningún cambio. Para él, la calidad del sonido no cambia.
Pero un observador externo escucha cómo aumenta el tono y cómo disminuye la tonalidad con la distancia. Las ondas de sonido se propagan en el aire de la misma manera que las olas del mar en la superficie del agua.
Entonces, ¿qué pasa realmente? ¿Quién está escuchando bien? ¿Un conductor o un peatón? ¿Cambia el tono del sonido de la sirena? Ambos tienen razón. Más precisamente, nadie se equivoca: tanto el conductor como el peatón escuchan exactamente lo que deberían escuchar. La diferencia en la percepción se debe al efecto Doppler. Lo que escuchamos como sonido son ondas que se propagan por el aire.
La sirena hace que las moléculas de aire vibren. Las ondas de sonido se propagan en el aire de la misma manera que las olas del mar en la superficie del agua.Una onda es una región de rarefacción, que luego se convierte en una región de compresión. El proceso se repite muchas veces en un segundo y se extiende. Esta es la onda de sonido. Cuanto más cercanas estén las mismas secciones de las ondas entre sí, mayor será el sonido, es decir, mayor será su frecuencia.
En nuestro caso, cuando se acerca la onda "rápida", las ondas de sonido se acercan entre sí para el peatón, porque la velocidad de movimiento del automóvil y el sonido se suman. Cuanto menor es la distancia entre las ondas de sonido, mayor es la frecuencia y mayor es el tono de sonido. Con la extracción de la máquina, la distancia entre las ondas con una distancia creciente se vuelve más y más, es decir, la frecuencia disminuye gradualmente y el sonido se vuelve más bajo. Las personas en el automóvil y la fuente de sonido están inmóviles entre sí. Por lo tanto, no se producen cambios en la tonalidad. Para escuchar los cambios en la tonalidad, el oyente y la fuente de sonido deben moverse uno con respecto al otro.
Efecto Doppler no solo en ondas sonoras
Tome las ondas de luz como ejemplo. Si se instaló una lámpara amarilla en lugar de una sirena en una ambulancia, al acercarse al observador, el espectro de la lámpara se desplazaría hacia el lado azul y, cuando se retirara, hacia el rojo. Con los fenómenos habituales que nos rodean, las tasas de desplazamiento son relativamente bajas, por lo que no notamos cambios en el espectro de luz. Pero si la velocidad de la ambulancia se acercaba a la velocidad de la luz o era comparable con ella, entonces notaríamos los cambios deseados.
La frecuencia es el número de crestas de onda que han pasado por un punto específico en un segundo. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la tonalidad del sonido o más azul se vuelve la luz.El conductor en este caso vería una luz amarilla constantemente cayendo en la carretera. Pero una máquina en movimiento comprimiría las ondas frente a ella y los observadores que se encontraban inmóviles mientras se acercaban a una fuente de luz verían un desplazamiento del espectro de luz hacia el lado azul de alta frecuencia. A medida que el vehículo se aleja, el observador notará que el color de la linterna vuelve de azul a amarillo. Poco a poco, este color se volvería rojo y desaparecería en el horizonte.
