PRÁCTICA EFECTO DOPPLER OBJETIVO: El alumno identificara en el laboratorio algunas cualidades del sonido, como : el tono, el timbre y el efecto doppler
INTRODUCCIÓN El efecto Doppler es así conocido por Christian por Christian Doppler, al Doppler, al que primero se le ocurrió la idea en 1842. El determinó que las ondas de sonido tendrían una frecuencia m ás alta si la fuente del sonido se movía en dirección al receptor y una frecuencia más baja si la fuente del sonido se alejaba del receptor. Un ejemplo típico de esto es el tren. Cuando un tren se acerca, el sonido del silbato tiene un tono más alto que lo normal. Puede oír como el tono cambia mientras el tren pasa. Lo m ismo ocurre con las sirenas de los autos de policía y c on los motores de autos de carr era. Una manera de visualizar el efecto Doppler es pensar en las ondas como pulsaciones que se emiten a intervalos regulares. Imagina que caminas hacia adelante. Cada vez que das un paso, emites una pulsación. Cada pulsación frente a ti estará un paso m ás cercano, mientras que cada pulsación detrás tuyo, estará un paso más alejada. Un paso que te aleja. Las pulsaciones frente a tí son de mayor frecuencia y las pulsaciones detrás de ti tienen menor frecuencia. El efecto Doppler no sólo se aplica a los sonidos. Funciona con todo tipo de ondas. Esto incluye la luz. Edwin luz. Edwin Hubble usó el efecto Doppler para determinar que el universo el universo se está expandiendo. está expandiendo. Hubble encontró que la luz de galaxias distantes está c orrida hacia frecuencias más elevadas, hacia el rojo final del espectro. A e sto se le conoce como el desplazamiento Doppler, o cómo desplazamiento al rojo. Si las galaxias se estuviesen acercando, la luz se desplazara al azul. Los radares Los radares Doppler ayudan a los meteorólogos a detectar posibles tornados. posibles tornados. El sonido es una onda una onda que se transmite por el aire o por cualquier otro material. Se llama por tanto onda mecánica u onda material. Es necesario el material, si no hay material, no hay sonido. Es por ello que la gran mayoría de películas del espacio comete n un gran error ("2001: Odisea en e l Espacio" no lo comete), que es que e n el espacio no hay aire ni nada que pueda transmitir sonido, por tanto, no se oiría nada, por muy gorda que fuera la explosión de la nave de turno. Volviendo a las ondas, una onda es una perturbación en un medio. Es lo que pasa en el agua cuando tiramos un objeto, que aparecen unos círculo que se van haciendo cada vez más gr andes. Eso es la onda propagándose. Sin embargo, no son iguales las ondas del agua que las del aire con el sonido. La piedra que tiramos perturba el agua de arr iba a abajo, pero la onda se propaga hacia los lados, perpendicularmente (onda transversal). transversal). En el sonido, la perturbación y la propagación tienen la misma dirección (onda longitudinal). longitudinal) . Es como un muelle que estiramos y soltamos. Empieza a
oscilar en la misma dirección que hemos estirado (perturbado). El sonido en el aire va por ondas de presión. Cuando generamos sonido, al hablar por ejemplo, hacemos que la presión del aire varíe de forma cíclica (en un mismo punto la pr esión aumenta hasta un máximo, luego empieza a disminuir y luego vuelve a aumentar, repitiendo ese ciclo mientras dure el sonido). Esas diferencias de presión se van transmitiendo hasta llegar a nuestro tímpano, que las registra y genera una señal que manda al cerebro para que interprete. Una de las magnitudes propias de las ondas es la frecuencia, que es el número de repeticiones por segundo. Por ejemplo, en el caso de la piedra y el agua, la frecuencia sería las veces que el agua de un punto en concreto de la superficie sube y baja dividido por el tiempo que estamos contando. En el caso del sonido, sería las veces que el aire cambia de presión como se ha descrito antes partido el tiempo. La frecuencia es lo que mide cómo de agudo o grave es el sonido. A mayor frecuencia, más agudo, y a menor frecuencia, más grave. Otra magnitud muy relacionada con la frecuencia es la longitud de onda, que es la distancia que hay entre dos crestas (en el caso del sonido, las crestas son donde la presión es mayor). Otra magnitud importante, aunque ahora no nos interesa, es la amplitud, que es lo que determina el volumen de sonido. En nuestro caso particular, tiene re lación con la diferencia que hay entre la presión máxima y la mínima. Cuanto mayor sea, más volumen, y viceversa. Ya entrando en el efecto Doppler, e ste es la variación de frecuencia que se produce entre la onda que se emite y la onda que se recibe, debido a que el emisor se esté moviendo respecto al receptor. Para entender por qué se produce esto, mirad estas imágenes.
El emisor emite siempre con las misma frecuencias (y por tanto misma longitud de onda). En este caso, el camión está parado respecto al hombrecillo de la imagen. Entonces el sonido que le llega tiene la misma longitud de onda (y por tanto fr ecuencia) que el que emite el camión, por lo que no hay variación en el tono. Ahora veamos que pasa si e l camión se está moviendo.
Cuando el camión emite una cresta (la cresta es la mayor presión, valle es la menor presión), no lo hace desde el mismo sitio que la anter ior, sino un poco más delante, por lo que hay menos distancia entre unas crestas y otras, es decir, menor longitud de onda, y por tanto más frecuencia, lo que se traduce en que nuestro hombrecillo recibe un tono más agudo. Cuando el camión se aleja, sucede justo lo contrario. Las crestas están más separadas, mayor longitud de onda, menor frecuencia y un tono más grave. Por supuesto, esto no sólo pasa con las sire nas de las ambulancias o de camiones de bomberos, sino con todo el sonido. Si pasa un coche por la calle tocando el caxon lo notaréis, o si véis una carrera de Fórmula 1, también. Doppler, tras desarrollar las fórmulas para explicar el fenómeno, diseñó un experimento para comprobarlo realmente peculiar, con un montón de trompetistas montados en un vagón de tren que iba y venía. Pero para no enrollarme más, me jor que lo leáis en Curioso pero Inútil.
MATERIALES ★ Una sirena o timbre. ★ Cinta métrica. ★ Cronometro. ★ Cámara de video.
HIPÓTESIS ★ El sonido será diferente de acuerdo al punto donde nos encontremos situados. ★ Si el sonido se mantiene constante se producirá un eco. ★ A mayor velocidad del cuerpo que produce el sonido menor sera el sonido que podamos
captar y se producirá menos eco.
PROCEDIMIENTO ★ Encender la fuente generadora de sonido y fijarla en un solo timbre de manera fija. ★ Con la cinta métrica medir una distancia de 10 metros. ★ Dos personas se colocaran en cada extremo de la distancia medida. ★ Una persona se encargara de portar consigo la sirena o la fuente generadora del sonido y
tendrá que caminar con ella de un extremo a otro hasta llegar con la otra persona que será un punto de referencia.
★ Una tercer persona se encontrara parada justo a la mitad de la distancia medida y tendrá
el cronometro consigo para medir el tiempo en el cual llega de un extremo a otro y a la ves servirá de espectador para saber con que intensidad escucho el sonido desde que inicio su recorrido y como fue cambiando a través de este hasta llegar al otro extremo. ★ Después se volverá a repetir el experimento pero ahora lo hará la otra persona del
extremo contrario y tendrá que cambia su velocidad así que ahora lo hará caminando de prisa y tendrá que recorrer una distancia menor. ★ Así se repartirá en varia ocasiones cambiando la velocidad de la persona que lleva consigo
la sirena pero también aumentara o disminuirá la distancia a recorrer alterando el tiempo, esta experimentación servirá para saber como cambia la intensidad del sonido de acuerdo a estas características. ★ Por ultimo se realizara el experimento con las dos personas cambiando de extremos para
saber como ellos dos perciben el sonido al ir en sentidos contrarios. ★ Hacer la anotaciones correspondientes y explicar que fue lo que lograron percibir y si es
que hubo cambios a que se debe.
REGISTRO Y COMPROBACIÓN ¿Qué sucede al realizar el experimento? El sonido se percibe de diferente manera, pues a veces tarda en dejarse de oír y a veces se acorta la duración.
¿Se escucha diferente el sonido en cada experimento? ¿Por qué? Sí, porque va cambiando de acuerdo a la posición en la que se encuentre el espectador, así como a la distancia que este de la fuente emisora de sonido, además de la rapidez con la que este pasa pues a veces no se escuchaba tan larga la duración del sonido pero a veces ya no se percibía mucho la intensidad.
¿Cuál fue la dirección de propagación del sonido? En el primer intento siempre era en una sola dirección de norte a sur y se volvía a repetir, pero después era al contrario de sur a norte y por ultimo se hizo en ambas direcciones provocando que se presentara en sentidos contrarios y se diera una superposición de onda
¿Cómo era el sonido que se generaba? Era muy agudo y aveces llegaba a lastimar el tímpano pero conforme se alejaba ya no era tan molesto pero además entre mas distancia existía entre el emisor y el receptor la frecuencia del
sonido diminuía y poco apoco se distorsionaba el sonido y se iba distorsionando lentamente hasta casi no escucharse.
¿Cuáles son las variables o características que influyen en el EFECTO DOPPLER? Posición del emisor y receptor. Tiempo del recorrido. Intensidad del sonido. La velocidad con la que va el so nido.
¿Crees que el sonido se distorsiona? ¿Por qué? Si, se debe a que la velocidad con la que va el cuerpo emisor del sonido pues si va muy rápido cuando se va acercando se escucha muy lejano, cuando esta frente a nosotros se escucha muy intenso pero cuando se va alejando se pierde el sonido incluso parece que le cuesta mas trabajo reproducir el sonido y se va descomponiendo así que depende de la velocidad y la distancia
¿En que otro ejemplo podemos identificar este efecto? En las ambulancias (y cualquier otro vehículo) este efecto es más c onocido. Es el que causa que cuando una ambulancia se acerca, su sirena nos suena más aguda que cuando se aleja. Para explicar a qué se debe esto, antes hay que aclarar qué es el sonido.
Distancia total Tiempo en recorrido 1 Tiempo en recorrido 2 Tiempo en recorrido 3 Frecuencia del grito de caro Segunda prueba distancia 23 m tiempo cando caro corrió Segunda prueba distancia 23 m tiempo pero jazmín camino
10 m (5 de cada lado) 5.8s 6.56s 8.46 s 84hz 6.29 seg. 19.56 s.
DIBUJA EL EXPERIMENTO
CONCLUSIONES Después de haber trabajado con las medidas tomadas en e l laboratorio, he comprobado que el sonido no se propaga con la misma velocidad cuando se acerca al receptor que cuando se aleja, esto es porque las ondas sonoras son parecidas a e sferas que solamente son equidistantes cuando el emisor esta en reposo. Cuando se e sta moviendo estas esferas tienden a deformarse en la dirección del movimiento, es decir parecen e lipsoides de diferente tamaño con un foco común. Esto es en apariencia. Lo que ocurre es que la frecuencia va como la inversa de la longitud de onda, y al moverse el foco, las longitudes de onda de cada una decrecen en el sentido de movimiento.
BIBLIOGRAFIA
