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domingo, 4 de julho de 2010

Efeito Doppler

Imagine que estamos na praia, parados. Nesse caso, a freqüência das ondas do mar que chegam aos nossos pés é igual à freqüência da fonte. Quando, porém, corremos de encontro às ondas, atravessamos um maior número de ondas por unidade de tempo; ou seja, a freqüência percebida pelo receptor torna-se maior que a freqüência das ondas.
Quando, ao contrário, corremos no mesmo sentido das ondas, mas não muito mais rápido do que elas, cruzamos menos ondas por unidade de tempo; a freqüência percebida pelo receptor fica, portanto, menor que a freqüência das ondas.
Como situação-limite, vamos supor que estivéssemos correndo com a mesma velocidade das ondas. Estaríamos então nos movimentando sempre junto à mesma crista ou ao mesmo vale. Isso acontece, por exemplo, quando um surfista desliza numa onda, na mesma direção e no mesmo sentido. Nesse caso, a freqüência percebida pelo receptor é nula. Vejamos outra situação:
Em nosso dia a dia, é comum ouvirmos a sirene de uma ambulância se aproximando ou se afastando. O som da sirene não é o mesmo na aproximação e no afastamento. Percebemos o som mais agudo quando ela se aproxima e mais grave quando se afasta. Este é um exemplo de alteração na freqüência quando ocorre movimento da fonte. O ruído dos motores dos carros também é afetado da mesma maneira. Percebemos isso claramente nas transmissões de corrida de automóvel, a não ser quando a imagem e o som são captados por instrumentos acoplados ao veículo – procedimento comum, nesse tipo de transmissão, para possibilitar ao telespectador as sensações que acompanham o piloto.
O que acabamos de explanar sobre o movimento tanto da fonte quanto do receptor nos permite concluir que, em relação a um som, a freqüência percebida por um receptor depende do movimento relativo entre ele e a fonte. Esse efeito é chamado de EFEITO DOPPLER.
O efeito Doppler ocorre quando existe movimento relativo entre a fonte emissora das ondas e o receptor. È importante salientar que o movimento da fonte não altera a velocidade de propagação das ondas. Ou seja, o fato de um veículo estar em movimento não produz qualquer alteração na velocidade de propagação do som produzido por ele. È um aspecto que diferencia as propagações ondulatórias do movimento dos corpos em geral. Diferentemente das ondas, se lançarmos à água uma pedra de um barco em movimento, a velocidade da pedra em relação às águas depende da velocidade que o barco tem no momento do lançamento.
No caso de a fonte de som se aproximar de um observador em repouso, a freqüência aparente do som que atinge o observador é maior que a freqüência real da fonte. Dizemos que acontece um “encurtamento” no comprimento de onda das ondas que chegam ao observador, devido ao movimento da fonte. Vamos resumir a discussão em dois casos:
1ª) se o movimento relativo é de aproximação, a freqüência percebida pelo receptor é maior que a da fonte;
2ª) se o movimento relativo é de afastamento, a freqüência percebida pelo receptor é menor que a freqüência da fonte.
De modo geral, a freqüência aparente (f’) e a freqüência real (f) se relacionam por meio de:

A definição do sinal (+) ou (-) é feita com base na figura:

O efeito Doppler também é observado nas ondas eletromagnéticas, em particular na luz. Continuam valendo as conclusões de que a freqüência, para o receptor, sofre acréscimo quando o movimento relativo à fonte é de aproximação e um decréscimo quando é de afastamento, embora a expressão para o seu cálculo seja um pouco diferente. Os primeiros estudos sobre o efeito Doppler com a luz foram elaborados por Fizeau.
As radiações emitidas pelas estrelas são como uma “impressão digital” para sua identificação. Observações astronômicas mostram que as freqüências das radiações estelares chegam à Terra apresentando uma redução, com as cores deslocando-se para o vermelho, que seria o resultado do afastamento das galáxias entre si.

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