Efeito Doppler

Denomina-se efeito Doppler a alteração da freqüência notada pelo observador em virtude do movimento relativo de aproximação ou afastamento entre uma fonte de ondas e o observador.

Embora se trate de um fenômeno característico de qualquer propagação ondulatória, o efeito Doppler sonoro é mais comum em nosso cotidiano.
Quando um automóvel aproxima-se de nós buzinando, percebemos o som da buzina mais agudo (maior freqüência) do que perceberíamos se o veículo estivesse em repouso. Por outro lado, quando o automóvel afasta-se buzinando, percebemos um som mais grave (menor freqüência) do que perceberíamos se o veículo estivesse em repouso.

Quando uma fonte sonora se aproxima de um observador parado, nota-se que a freqüência do som por ele recebida é maior do que se a fonte estivesse em repouso, e, quando a fonte se afastar do observador parado, a freqüência é menor do que se ela estivesse em repouso.

Você pode verificar esse fato ao se posicionar numa rua ou avenida. Preste atenção no barulho do motor dos veículos, ou buzina, ou sirene. Você vai notar que, na aproximação, o som é mais agudo e, no afastamento, mais grave.

A diferença entre a freqüência percebida e a freqüência real do som foi estudada pelo físico austríaco Christian Jonhann Doppler (1803-1853), e seu estudo ficou conhecido como Efeito Doppler.

Chamando de f0 a freqüência aparente, isto é, a freqüência percebida pelo observador, podemos concluir que:

Quando há aproximação entre o observador e a fonte, o observador recebe mais ondas do que receberia se estivesse parado.

Quando há afastamento entre o observador e a fonte, o observador recebe menos ondas do que receberia se estivesse parado.

O comprimento de onda aparente é obtido pela expressão:

Qualquer que seja o movimento relativo entre observador e fonte, podemos calcular a freqüência aparente pela relação:

Onde:
f0: freqüência aparente, percebida pelo observador.

fF: freqüência real do sinal (som) emitido pela fonte.

v: velocidade do sinal (som).

v0: velocidade do observador.

vF: velocidade da fonte.

O sinal + ou – para as velocidades v0 e vF é sempre dado orientando-se a trajetória positivamente do observador para a fonte.

Se o ouvinte L está a esquerda da fonte S. Assim o sentido positivo é da esquerda para a direita. As duas velocidades serão positivas. A circunferência externa representa a superfície da onda emitida, num tempo t = 0 s.

Num intervalo de tempo entre t = 0 e t = t, o número de ondas emitidas pela fonte é dado pela multiplicação entre freqüência da fonte e do período que a onda leva para ser emitida.

Essas ondas se amontoam no intervalo de S para O enquanto no intervalo de L para S se espalham. A freqüência da onda é dado por:

O cientista Armand Fizeau, fez uma das primeiras constatações da validade do efeito Doppler para ondas eletromagnéticas. As radiações emitidas pelas estrelas nos permitem identificar a distância que elas estão em relação à Terra, bem como sua constituição, dependendo da freqüência da luz emitida.

Essas constatações estão de acordo com a teoria da expansão do universo, e em virtude do chamado deslocamento do vermelho pode-se constatar o afastamento das galáxias.