Efecto Doppler, pulso de una cuerda y desplazamiento de las particulas.

EFECTO DOPPLER

INTRODUCCIÓN

El efecto Doppler es la variación de la frecuenciade una onda producida por un móvil respecto de un receptor estático o en movimiento. Es utilizado para medir flujos sanguíneos en medicina (ecografía Doppler), movimientos de expansión de galaxias en astronomía (cambios Doppler) e inclusovelocidades de vehículos*.

(*) El efecto Doppler es la base física sobre la que funcionan los radares de velocidad, denominadosradares Doppler.

 EJEMPLO ILUSTRATIVO DEL EFECTO DOPLER (CON VÍDEO)

El ejemplo más divulgado para explicar este fenómeno es el cambio de tonalidad del sonido que produce una ambulancia conforme esta se acerca y se aleja del observador (o viceversa). Una persona estática situada a una distancia determinada de una fuente de sonido también inmóvil, siempre percibe la misma sensación sonora. En cambio, conforme estas distancias van variando, el receptor del sonido recibe diferentes tonos. Antes de entrar en explicaciones más científicas, me gustaría que vierais un breve ejemplo audiovisual:

 ¿POR QUÉ SE PRODUCE EL EFECTO DOPPLER?

En el ejemplo del vídeo, uno de tantos, encontramos una fuente de sonido en movimiento y un receptor estático. Intentemos explicar por qué se produce el efecto Doppler:

• La fuente de sonido se acerca al receptor: cuando el coche va acercándose al receptor, las ondas sonoras se comprimen como un muelle produciendo una distancia entre crestas muy pequeña (disminuye la longitud de onda). Como hemos dicho, cuando sucede esto, la frecuencia aumenta y el sonido se percibe más agudo.
• La fuente de sonido se aleja del receptor: cuando el coche se aleja, las ondas sonoras se alargan (seguid pensando en un muelle), produciendo longitudes de ondas grandes, frecuencias pequeñas y por lo tanto sonidos más graves.

PULSO DE UNA CUERDA

1 Enunciado

Los puntos de una cuerda horizontal se mueven verticalmente, de forma que el perfil de la cuerda tiene la forma

donde x e y se miden en centímetros y t en segundos.

1. Halle la velocidad de esta onda.
2. Demuestre que esta señal cumple la ecuación de onda.
3. Calcule la velocidad del punto de la cuerda situado en x = 15 cm, en (a) t = 0 s, (b) t = 0.5 s, (c) t = 1 s.

2 Solución

Podemos resolver los dos primeros apartados simultáneamente. Si calculamos la segunda derivada respecto a x la segunda derivada respecto a t y obtenemos que ambas son proporcionales

DESPLAZAMIENTO DE LAS PARTÍCULAS

Desplazamiento de partículas o de amplitud de desplazamiento es una medida de la distancia del movimiento de una partícula a partir de su posición de equilibrio en un medio que transmite una onda. En la mayoría de los casos esta es una onda longitudinal de la presión, pero también puede ser una onda transversal, tales como la vibración de una cuerda tensa. En el caso de una onda de sonido que viaja a través del aire, el desplazamiento de partículas es evidente en las oscilaciones de las moléculas de aire con, y en contra de, la dirección en la que la onda de sonido está viajando. Una partícula del medio se somete a desplazamiento de acuerdo con la velocidad de las partículas de la onda que viaja a través del medio, mientras que la propia onda de sonido se mueve a la velocidad del sonido, igual a 343 m/s en el aire a 20 º C.

El desplazamiento de partículas instantánea? para una onda es:

Si la onda es una onda estacionaria o una onda que contiene una sola frecuencia, el desplazamiento de partículas es:

Esta expresión para sufre sencilla oscilación armónica, y como tal se expresa generalmente como un tiempo medio de RMS.

Desplazamiento de partículas para una onda que contiene una sola frecuencia puede ser representado en términos de otras mediciones:

donde en la ecuación anterior, las cantidades pueden ser tomadas a lo largo de como rms tiempo-medias. La única frecuencia viaja la onda tiene una impedancia acústica igual a la impedancia característica,. Otras representaciones de se pueden encontrar a partir de las ecuaciones anteriores con la sustitución.

Bibliografia:

.........Efecto Doppler:
http://es.wikibooks.org/wiki/F%C3%ADsica/Ac%C3%BAstica/Efecto_Doppler_(sonido)
..........Pulso de una Cuerda:
http://analaurapadronfisica.blogspot.mx/2012/07/reflexion-y-refraccion-de-pulsos-en.html
..........Desplazamiento de las Particulas:
http://centrodeartigos.com/articulos-informativos/article_79252.html

AUTOR: Leyte Guido Bryan Alejandro