¿Que es el efecto Doppler?

El fenómeno Doppler es un fenómeno que todos hemos experimentado mientras esperamos a cruzar una carretera por un paso peatonal. Pongamos que viene de lejos un coche o un vehículo con una sirena (ambulancia, fórmula 1, coche policía, o lo que sea) y escuchamos el sonido mientras se acerca y mientras se aleja de nosotros. ¿Os habéis dado cuenta de que se altera y se deforma ligeramente el sonido mientras nos acerca y nos adelanta? Este fenómeno lleva el nombre de su descubridor, Christian Andreas Doppler, un matemático y físico austriaco que presentó sus primeras teorías físicas en 1842 con solo 40 años, en su famoso trabajo "Como se altera la frecuencia del sonido".

Como fenómeno Doppler se define "el cambio de la frecuencia observada a causa del movimiento relativo de una fuente respecto a un observador. " La siguiente animación os puede ayudar seguramente. Un coche patrulla, con una sirena produce un sonido más agudo cuando se nos acerca y más profundo cuando se aleja. Los circulos rojos presentan los frentes de la onda sonora emitida por el coche patrulla.

Un físico holandés (el típico carácter incrédulo de la historia) mientras estudiaba detalladamente el trabajo de Doppler, dijo que todo eso era imposible. Motivado por la ofensa de su antagonista, Doppler organizó un experimento sencillo y quedó en la historia de la física como el experimento más representativo... El montaje experimental era pionero con un presupuesto bajo... Un tren y unas bandas​ de trompeta, nada más. Una banda estaría colocada dentro del tren y la otra en el andén. También contrató un par de personas con el oído muy fino cuyo objetivo, era quedarse inmovilizados en el andén. Doppler pidió de los trompetistas que estaban a bordo del tren que tocaran una nota música,  (la "mi menor"  en concreto) mientras el tren estaba en movimiento contínuo. ¡Al final resultó, que los audientes con el oído sensible, se engañaron! La nota se escuchaba más fina mientras el tren se acercaba al andén y más profunda mientras se alejaba.

El fenómeno Doppler se puede formular como siguiente:

Cada vez que hay relativo movimiento entre la fuente y el observador, el oye otra frecuencia sin que se cambie realmente la frecuencia de la fuente. Es decir, el conductor del vehículo con sirena, siempre oye lo mismo mientras el observador no.

Para ser más específicos, la frecuencia va disminuyendose cuando la distancia engrandece entre el observador y la fuente, y se incrementa mientras la distancia del observador y la fuente se empequenece. El conductor del coche siempre escucha el mismo sonido ya que no hay movimiento relativo entre el conductor y la sirena de su vehículo.

Unos usos del fenómeno Doppler son los siguientes:

1) La policía utiliza contadores de velocidad para medir la velocidad en las autopistas y claro... El contador está inmóvil respecto a la carretera y emite una radiación electromagnética de radiación concreta la cual se refleja en el coche y vuelve al contador pero esta vez con frecuencia alterada. Con unos cálculos matemáticos estiman la velocidad de tu coche.... y te multan si hace falta.

2) En Astronomía, para medir la velocidad relativa a la que se acerca o a la que se aleja una estrella o un galaxia lejano. El fenómeno en la astronomía se llama "corrimiento al rojo" o "corrimiento al azul" respectivamente. Cuando una estrella se aleja, se observa que la luz (su espectro) que emite va desplazándose hacía el azul cosa que según los cálculos resulta que Sirios se aleja a 50km/s alejándose de nosotros.(Un típico ejemplo de desplazamiento al rojo es la estrella más brillante del cielo nocturno - el Sirio - Es visto desde la tierra y el enano blanco mas cercano a nuestro sistema solar) Por otra parte, el galaxia de Andrómeda (el galaxia más cercano y visto desde la tierra también) su espectro, presenta un corrimiento intenso al rojo así que se nos está acercando a una velocidad vertiginosa.

La decada de 1920 el americano astrónomo Vesto Slipher, basado en la teoría posterior de Doppler, consiguió contar las velocidades de unos 40 galaxias del universo y la mayoría de ellos mostraban el famoso corrimiento al rojo y empezó a establecerse la convicción de que los galaxias se alejan.

Unos años después, apareció en la escena el famoso Edwin Hubble (cuyo nombre lleva el famoso telescopio) quien se basó en las mediciones anteriores y formuló la famosa ley de Hubble abriendo así el camino hacia la teoría célebre del Bing Bang.

Edwin Hubble fumando su pipa.

3) En la medicina, en los ultrasonidos para la observación del feto durante el embarazo.

y muchos muchos más...

Espero que hayáis aprendido algo.

¡Gracias por llamar y hasta la próxima!