RESULTADOS El RADAR DE VELOCIDAD
En nuestra vida cotidiana, podemos notar cómo el tono de las sirenas de las ambulancias, de los bomberos o de la policía, cambia a medida que el auto se nos acerca. La frecuencia es mayor a medida que el auto se nos acerca, luego, cambia súbitamente a una frecuencia menor a medida que se aleja. Este fenómeno es conocido como el Efecto Doppler. En el siguiente dibujo podemos representar este efecto. La fuente sonora se mueve hacia la derecha, con una cierta velocidad, emitiendo ondas que se propagan en círculos centrados en la posición de la fuente (los observadores están ubicados uno adelante y otro otro atrás de la fuente en el momento que se generan las ondas). La frecuencia de la fuente sonora no cambia, pero cuando la fuente se acerca hacia el observador de adelante, más ondas se acumulan entre ellos. La longitud de onda se acorta. Aunque la velocidad del sonido no cambia, la frecuencia del sonido detectado aumenta. En cambio, cuando la fuente se aleja del detector (de la persona que está detrás), la longitud de onda aumenta y la frecuencia detectada es menor. El efecto Doppler también se presenta si la fuente se encuentra estacionaria, y el detector está en movimiento.
Si la fuente emisora está detenida (sin movimiento) ambos observadores percibirán la misma frecuencia en la misma longitud de onda, como podemos observar en el siguiente dibujo.
Si la fuente emisora se mueve hacia adelante las ondas se juntan (se acortan) aumentando la frecuencia. Para el observador de atrás, las ondas se alargan (se separan), disminuyendo la frecuencia.
ANEXO 1: VIDEO QUE DESCRIBE EL EFECTO DOPPLER
El Efecto Doppler y los Radares de velocidad funcionan como un foco reflejado en un espejo. Los radares de velocidad mandan una señal al coche que pasa y reciben una señal rebotada. En función de las diferencias de la frecuencia de la señal rebotada en el coche que pasa se puede calcular la velocidad. El radar de velocidad actúa como un foco, en cuanto a su tamaño y su forma de operación. Esto es debido a que las microondas que emite se comportan en gran parte como ondas de luz. Viajan en línea recta y se reflejan fácilmente. Los objetos metálicos como los coches, camiones, guarda raíles y pasos a nivel son grandes reflectores, mandando reflejos de esas microondas en direcciones impredecibles como ocurre con un reflejo de luz. Cuando hay diferentes objetos moviéndose en la carretera dentro de su alcance, como varios vehículos circulando muy cercanos, el radar es incapaz de diferenciar cuál es el que produce la lectura y anula automáticamente la medida. Todos los tipos de radar funcionan según mismo principio básico: emiten una onda electromagnética hacia el objeto a detectar, la onda rebota y vuelve a la antena. Analizando la señal devuelta, se pueden saber muchas características del objeto en cuestión.
Los radares utilizan por tanto ondas electromagnéticas de una determinada frecuencia (generalmente entre 3 MHz y unos 60 GHz). Su funcionamiento consiste en la emisión de una onda, la cual al chocar con un determinado objeto sufre una absorción y una reflexión. Para este sistema, lo que interesa es la onda reflejada, que regresa al punto de emisión donde es captada por la antena del sistema y proporciona información del objeto que ha provocado esa reflexión, como por ejemplo su altitud y distancia. Las ondas electromagnéticas son oscilaciones del campo electromagnético que se propagan en linea recta a la velocidad constante de 299 792 458m/s, un poco menos de 300 000km/s. Unos mil millones de kilómetros a la hora. A esta velocidad, se daría la vuelta a la tierra siete veces y media cada segundo. El número de oscilaciones que se producen en cada segundo se llama frecuencia. Nuestros ojos son capaces de ver las ondas electromagnéticas que producen entre 400 y 800 mil millones de oscilaciones por segundo; este tipo de frecuencias electromagnéticas reciben el nombre de luz. Sin embargo, las ondas utilizadas en los radares son frecuencias mucho más bajas. Mucha gente piensa que el radar mide el tiempo que tarda el haz electromagnético en volver a la antena, pero no es cierto. Como la velocidad de la luz es tan grande, el radar debería ser capaz de medir tiempos muy cortos, lo cual es muy difícil y costoso. En realidad, el cinemómetro por radar se basa en el efecto Doppler. Gracias al efecto Doppler, un objeto que emite una onda (acústica o electromagnética) se puede averiguar de él 2 cosas: - Si el objeto se acerca o se aleja de nosotros (la ambulancia con un tono agudo se acerca y con un tono grave se aleja). Como ya indicamos utilizando este método por los astrónomos se ha demostrado que la mayoría de las galaxias se alejan de nosotros, y contra más lejos están, más deprisa se alejan. - La velocidad de este objeto. Para calcular la velocidad del objeto primero hemos de saber la frecuencia real de la fuente ondulatoria del objeto a medir (en astronomía se utiliza el espectro de luz blanca, en la ambulancia la frecuencia de la sirena). Una vez que sabemos este dato, tomamos muestra de la frecuencia aparente que recibimos (el tono grave o agudo) y comparamos las 2 frecuencias. Según la ecuación:
Donde: • fl= Frecuencia aparente • fs= Frecuencia del foco
• v= velocidad del objeto • C=velocidad del la onda (en este caso la luz) De esta complicada ecuación podemos despejar la velocidad del objeto como:
OTROS USOS DEL RADAR
Sus usos son múltiples y han supuesto considerables avances en determinadas áreas. Estos son los usos principales que tiene:
En meteorología es uno de los sistemas que más ayudan en la vigilancia de situaciones adversas. El radar meteorológico detecta la precipitación que está cayendo en un determinado lugar, gracias a lo cual se pueden detectar estructuras que se correspondan con tormentas peligrosas, como las supercélulas, u otras. Además, puede dar datos de dirección y velocidad del viento en zonas de precipitación mediante el modo Doppler. En el control del tráfico terrestre, este aparato ayuda a detectar velocidades superiores a las permitidas de los vehículos. En el control del tráfico aéreo y marítimo se usan para navegación, para evitar colisiones y para la aproximación de los aviones a los aeropuertos. También se está trabajando en un sistema de radar que permita detectar cenizas volcánicas. En el ámbito científico se utilizan para medición del nivel del mar y observación de la superficie de la Tierra entre otros. Y también son utilizados en el ámbito militar, por ejemplo para detección de misiles. Además, cabe señalar que debido a los avances en la tecnología radar, también se trata de que los aviones militares puedan no ser captados por estas señales.
De esta forma, el radar, a pesar de haber sido construído con fines militares, en la actualidad abarca numerosos usos y es una tecnología básica en ciencias como la meteorología. Y aunque fueron varios los científicos que ayudaron para que este sistema pudiera llegar a hacerse realidad, la mayoría no llegaron a verlo. Pero como Tesla dijo una vez "El deber del científico es sentar las bases de los que están por llegar y señalar el camino ".
http://fisicadhalmar.blogspot.com/2012/03/efecto-doppler-y-sus-aplicaciones.html http://www.profesorenlinea.cl/fisica/sonidoEfecto_Doppler.htm http://radares.wikispaces.com/EFECTO+DOPPLER+Y+RADARES+DE+TR%C3%81FICO http://suite101.net/article/funcionamiento-y-usos-del-radar-a8897
