Introducción al Efecto Doopler
Summary
TLDREn este vídeo se explica el efecto Doppler mediante un ejemplo de dos fuentes de sonido: una estacionaria y otra en movimiento hacia la derecha a 5 m/s. Se describe cómo las ondas se propagan a 10 m/s y su periodo es de 1 segundo. Se ilustra cómo la posición de las crestas de las ondas varía con el tiempo y cómo los observadores perciben diferentes frecuencias según su posición relativa al objeto en movimiento. El vídeo culmina con la introducción al efecto Doppler, una alteración en la frecuencia percibida debido al movimiento de la fuente emisora hacia o lejos del observador.
Takeaways
- 🎵 En el video se discute el efecto Doppler, que es el cambio en la frecuencia percibida de una onda debido al movimiento de la fuente emisora o el observador.
- 📡 Se utilizan dos fuentes de sonido para ilustrar el efecto Doppler: una estacionaria y otra que se mueve hacia la derecha a 5 m/s.
- 🌊 Ambas fuentes emiten ondas con una velocidad de 10 m/s y un periodo de 1 segundo, lo que resulta en una frecuencia de 1 Hz.
- 🚶♂️ El objeto en movimiento altera la posición de las crestas de las ondas emitidas, lo que afecta la percepción de la frecuencia por parte de los observadores.
- 👂 Un observador situado en el lado a donde se acerca el objeto en movimiento percibe una frecuencia más alta debido a que las crestas de las ondas llegan más cerca una de otra.
- 👀 Un observador en el lado opuesto percibe una frecuencia más baja, ya que las crestas de las ondas se alejan más rápidamente.
- 🔍 El efecto Doppler se puede observar en la vida cotidiana, como en las sirenas de ambulancias o trenes que suenan más agudas al acercarse y más graves al alejarse.
- 🌐 La frecuencia percibida por un observador depende de su posición relativa a la fuente de la onda: más alta si la fuente se acerca y más baja si se aleja.
- 📐 El cambio en la frecuencia percibida se puede cuantificar matemáticamente, y en el siguiente video se explorará la fórmula que relaciona la frecuencia emisionada con la percibida.
- 🎓 El entendimiento del efecto Doppler es fundamental en áreas como la física, la ingeniería de sonido y la navegación, donde se utilizan señales de sonido para medir velocidades y distancias.
Q & A
¿Qué ocurre cuando un objeto emite ondas mientras se mueve hacia la derecha?
-Cuando un objeto se mueve hacia la derecha y emite ondas, las crestas de las ondas se acercan entre sí en la dirección en la que se mueve el objeto, lo que acorta la distancia entre ellas y aumenta la frecuencia percibida por un observador en esa dirección.
¿A qué velocidad se desplaza el objeto en el ejemplo dado?
-En el ejemplo, el objeto se desplaza a una velocidad de 5 metros por segundo hacia la derecha.
¿Cuál es la velocidad de propagación de las ondas en este ejemplo?
-La velocidad de propagación de las ondas emitidas por ambos objetos es de 10 metros por segundo.
¿Cómo se determina la frecuencia de una onda en función del período?
-La frecuencia de una onda se determina como el inverso del período. En este caso, dado que el período es de un segundo por ciclo, la frecuencia es de un ciclo por segundo, o 1 Hz.
¿Cómo se visualizan las crestas de las ondas emitidas por el objeto en movimiento?
-Las crestas de las ondas emitidas por el objeto en movimiento se dibujan considerando la posición del objeto en el momento de la emisión, y luego se traza un radio alrededor de esa posición, tomando en cuenta la distancia que la onda ha viajado desde que fue emitida.
¿Qué diferencia hay entre las ondas emitidas por un objeto estacionario y uno en movimiento?
-Las ondas emitidas por un objeto estacionario son simétricas y se perciben de la misma manera desde cualquier posición. En cambio, las ondas emitidas por un objeto en movimiento tienen crestas más juntas en la dirección hacia la que se mueve el objeto, lo que cambia la frecuencia percibida por los observadores en diferentes posiciones.
¿Cómo afecta el movimiento del objeto a la longitud de onda percibida por un observador?
-Si el objeto se mueve hacia un observador, la longitud de onda se acorta y la frecuencia percibida aumenta. Si el objeto se aleja, la longitud de onda se alarga y la frecuencia percibida disminuye.
¿Qué es el efecto Doppler y cómo se manifiesta en este contexto?
-El efecto Doppler es el cambio en la frecuencia percibida de una onda cuando la fuente de la onda se mueve hacia o lejos de un observador. En este contexto, si el objeto se mueve hacia el observador, la frecuencia percibida aumenta, y si se aleja, la frecuencia disminuye.
¿Cómo se relacionan el período y la frecuencia observada cuando el objeto se mueve hacia el observador?
-Cuando el objeto se mueve hacia el observador, el período es menor, lo que significa que el observador percibe más ciclos por segundo. Esto da como resultado una frecuencia observada mayor.
¿Cómo se percibe la frecuencia cuando el objeto se aleja del observador?
-Cuando el objeto se aleja del observador, las crestas de las ondas están más separadas, lo que aumenta el período y reduce la frecuencia percibida por el observador.
Outlines
🌊 Explicación del efecto Doppler con ondas estacionarias y móviles
El primer párrafo explica el concepto del efecto Doppler a través de un experimento imaginario con dos fuentes de sonido. Una fuente es estacionaria y la otra se mueve a una velocidad de 5 metros por segundo hacia la derecha. Se describe cómo las ondas se propagan desde ambas fuentes a una velocidad de 10 metros por segundo y cómo las crestas de las ondas se desplazan en el espacio. El objetivo es visualizar y comprender la posición de las crestas de las ondas emitidas por los objetos en los últimos 5 segundos.
👀 Percepción de la frecuencia y la longitud de onda por diferentes observadores
El segundo párrafo se centra en cómo diferentes observadores perciben la frecuencia y la longitud de onda de las ondas emitidas por la fuente estacionaria y la móvil. Se explica que los observadores situados lejos de la fuente móvil perciben una frecuencia diferente a la que se emitió debido al movimiento de la fuente. Si el observador está en el lado a donde se mueve la fuente, percibirá una frecuencia más alta, mientras que si está en el lado opuesto, percibirá una frecuencia más baja. Se ilustra cómo la frecuencia percibida varía en función de la posición del observador y la dirección del movimiento de la fuente.
🚂 El efecto Doppler y su aplicación en la vida real
El tercer párrafo explora el efecto Doppler en contextos reales, como en estaciones de tren o con vehículos de emergencia como ambulancias. Se describe cómo el sonido de una sirena suena más agudo cuando el vehículo se acerca y cómo su tono cambia a más grave cuando se aleja. Se menciona que este fenómeno es una interpretación del cerebro sobre la frecuencia de las ondas y que el efecto Doppler es un concepto que se ha experimentado en la vida cotidiana. El vídeo promete un análisis más abstracto y una fórmula precisa relacionando la frecuencia emitida con la percibida en el próximo vídeo.
Mindmap
Keywords
💡Fuente de sonido
💡Onda estacionaria
💡Movimiento
💡Velocidad de la onda
💡Periodo
💡Frecuencia
💡Longitud de onda
💡Efecto Doppler
💡Observador
💡Crestas de la onda
Highlights
El video explica el efecto Doppler mediante dos fuentes de sonido, una estacionaria y otra en movimiento.
La fuente en movimiento se desplaza a 5 metros por segundo hacia la derecha.
La velocidad de propagación de las ondas emitidas por ambas fuentes es de 10 metros por segundo.
Las ondas emitidas tienen un periodo de un segundo por ciclo.
La frecuencia de las ondas es de un ciclo por segundo, dado que el periodo es de un segundo.
Se ilustra la posición de las crestas de las ondas en el tiempo para una fuente estacionaria.
Se muestra cómo la fuente en movimiento afecta la posición de las crestas de las ondas.
Se explica que la fuente estacionaria emite ondas simétricas en todas direcciones.
Se visualiza cómo la fuente en movimiento emite ondas que se propagan en un círculo expandido.
Se discute la percepción de la frecuencia por parte de un observador en relación con la fuente en movimiento.
Se describe cómo la frecuencia percibida cambia dependiendo de si la fuente se acerca o se aleja del observador.
Se explica el efecto Doppler y cómo afecta la percepción de la frecuencia de las ondas.
Se mencionan ejemplos del efecto Doppler en trenes y ambulancias.
Se discute cómo el movimiento de la fuente emisora de ondas afecta la frecuencia percibida por el observador.
Se resalta la diferencia entre la frecuencia emitida y la frecuencia percibida debido al movimiento de la fuente.
Se proyecta que en el próximo video se desarrollará una fórmula matemática para describir el efecto Doppler.
Transcripts
lo que vamos a hacer en este video es
tener dos fuentes de sonido dos fuentes
de ondas una de ellas va a ser
estacionaria y la otra de ellas se va a
estar moviendo hacia la derecha A
digamos solo para tener un número
concreto 5 m sobre segundos hacia la
derecha y en lo que vamos a pensar es En
dónde se encuentran las crestas de las
ondas que este objeto ha estado
emitiendo por los últimos 5 segundos
Recuerden que este objeto se está
moviendo a 5 m sobre segundo hacia la
derecha y digamos que la velocidad de la
onda de ambos objetos que están
emitiendo ondas digamos que su velocidad
es de 10 m sobre segundos y bueno puedes
visualizar estas ondas como ondas de
sonido Aunque Las ondas del sonido
viajan muchísimo más rápido que 10 m
sobre segundo pero pues esta cantidad es
buena para que visualicemos bien lo que
está pasando sobre todo porque este
objeto está viajando a 5 m so segund
hacia la derecha y el chiste es que que
todo quede más simple intuitivo y que no
nos hagamos bolas con las cuentas
Entonces estos objetos están emitiendo
ondas a una velocidad de 10 m sobre
segundo y estas ondas van a tener un
periodo de 1 segundo por ciclo Okay
ambas ondas tienen una velocidad de 10 m
sobre segundo y la onda en sí tiene un
periodo de un segundo Por ciclo o sea se
tarda un segundo en completar un ciclo y
para obtener la
frecuencia lo que tenemos que hacer como
la frecuencia es uno entre el periodo
pues entonces Tenemos uno entre un que
sigue siendo un
ciclos por segundo Esta es la frecuencia
Entonces como la onda se tarda un
segundo en completar un ciclo pues tiene
todo el sentido del mundo que haga un
ciclo cada segundo y ahora pensemos Qué
es lo que está pasando con este objeto
que emite las ondas y que es un objeto
estacionario O sea que no se está
moviendo de su lugar a diferencia de
este que se traslada hacia la derecha 5
m sobre segundo supongamos que este
objeto emitió una cresta de la onda hace
un segundo Entonces por aquí va a estar
la cresta de la onda que emitió este
objeto hace un segundo Pero qué hay de
la cresta de la onda que emitió este
objeto hace un segundo pues uno Claro
que podría querer dibujar también un
radio alrededor de este objeto un radio
de 10 m de distancia Pero ahí no es
donde va a estar la cresta de la onda
porque este objeto no estaba aquí hace
un segundo este objeto se movió hacia la
derecha 5 m en el último segundo
entonces antes hace un segundo se
encontraba como por acá a 5 m de
distancia y Entonces ahora sí podemos
dibujar un radio de 10 m alrededor de la
posición que tenía nuestro objeto hace
un segundo y justo aquí es donde está la
cresta de la onda que emitió este objeto
que se mueve hace un segundo o sea
cuando estaba por aquí Bueno ahora
continuemos dónde está la cresta de la
onda que emitió este objeto hace 2
segundos pues como la onda viaja a 10 m
sobre Segundo si nos fijamos en la
cresta que mandó este objeto hace 2
segundos pues se encuentra a 20 m de
distancia no O sea se encuentra más o
menos por acá y todo porque este objeto
es estacionario o sea se queda en su
lugar y nosotros Nada más estamos
dibujando la cresta de la onda Okay es
como si tiran una piedra en el lago y
ven Cómo se forman las olas en el lago
estamos dibujando el pico de la ola y
bueno regresemos con este otro objeto
Pues resulta que hace 2 segundos no se
encontraba aquí ni aquí sino que se
encontraba por acá se trasladó 5 m el
primer segundo y otros 5 m el segundo
segundo y para dibujar la onda que
emitió el objeto que se mueve hace 2
segundos creo que es muchísimo mejor
copiar la onda del objeto estacionario y
moverla Okay ya la copié ahora vamos a
moverla entonces la onda fue emitida en
este punto y viajó hacia todos lados a
una velocidad de 10 m sobre segundos
durante 2 segundos o sea viajó 20 m y
partió de aquí o sea tenemos un círculo
alrededor de este punto de 20 m de radio
A ver vamos a hacerlo otra vez En dónde
se encuentra la cresta de la onda que
emitieron estos objetos hace 3 segundos
pues como este se queda estacionario y
son 3 segundos entonces la onda ha
viajado 30 m en todas las direcciones a
partir de este punto O sea que se
encuentra más o menos por acá vamos a
copiar esta onda y vamos a moverla a su
posi d está entonces aquí es donde tiene
que estar el objeto cresta de la onda
fue emitida desde aquí y ha viajado 30
Met y ahora podemos preguntarnos acerca
de cómo perciben la frecuencia de estas
ondas algunos observadores por ejemplo
podemos poner un observador por aquí
también podemos poner un observador por
acá o por acá Bueno podemos poner
observadores donde queramos Pero estos
son puntos interesantes Bueno de hecho
este no tanto porque cualquier
observador percibiendo las ondas que
manda este objeto estacionario va a
observar Exactamente lo mismo que este
Porque si se fijan estas ondas son todas
muy simétricas y se ven igual desde
cualquier posición A diferencia de estas
ondas pero regresamos a ellas en un
momento a ver este observador lo que
está percibiendo es un pulso cada
segundo okay Porque este objeto está
emitiendo cada segundo un pulso y no se
está moviendo entonces entre una cresta
y la otra o sea la pregunta es Cuál es
la longitud de onda pues esta longitud
de onda es de 10 m y lo mismo para acá y
para acá entonces la longitud de onda
son 10 m y este observador percibe un
pulso cada segundo ahora en este caso
donde el objeto se está moviendo hacia
la derecha pues depende de qué lado del
objeto estés si estás del lado al cual
se está acercando el objeto pues lo que
tienes es que el objeto empieza en esta
posición hace 3 segundos y emite una
onda que va a llegar a ti y después se
mueve 5 m a la derecha de tal forma que
cuando emite la segunda cresta está 5 m
más cerca de ti entonces la distancia
entre la primera cresta y la segunda
cresta en lugar de ser de 10 m como en
el caso estacionario Pues ahora solo va
a ser de 5 m y lo mismo pasa entre la CR
que emitió el objeto hace 2 segundos y
la cresta que emitió hace un segundo la
longitud de onda Va a ser Solo de 5 m y
lo puedes ver visualmente o sea estas
distancias sí son como de la mitad del
tamaño que estas distancias De hecho por
eso dibujé esto así para que se viera
claramente Y si estás del lado izquierdo
O sea que el objeto que manda las ondas
las crestas se está alejando de ti
entonces tú vas a percibir que las
crestas no están a 10 m una de otra
porque están a los 10 m que estaban
originalmente más los 5 m que se mueve
el objeto cada segundo o sea entre una
cresta y la otra tú vas a ver que hay 15
m 15 m 10 m causados por la velocidad de
propagación de la onda y 5 m causados
por el desplazamiento del objeto porque
la onda se empezó a propagar 5 m hacia
la derecha 5 m más lejos del observador
cada segundo bueno ahora preguntémonos
acerca de las frecuencias Qué tipo de
frecuencia va a estar observando esta
persona pues esta persona va a estar
observando una cresta cada segundo
porque la longitud de onda entre una
cresta y la otra es de 10 m y la onda
viaja a 10 m por segundo entonces este
observador va a creer que hay una
frecuencia de un ciclo por segundo o sea
una frecuencia de un herz la frecuencia
observada por este observador y nos
vamos a quedar en la física clásica no
nos vamos a a meter con la teoría de la
relatividad pero este observador está
observando la misma frecuencia que fue
emitida por este objeto y eso tiene todo
el sentido del mundo porque este objeto
está en una posición estacionaria con
respecto al medio a través del cual se
propaga esta onda Y en este caso pues la
cosa cambia vamos a ver las ondas que
van a llegarle a este observador están
separadas por 5 m pero la onda viaja a
una velocidad de 10 m sobre segundo
Entonces ya que está observando esta
onda se va a tardar medio segundo en
empezar a observar esta onda Bueno esta
cresta de la onda y luego se va a tardar
otro medio segundo en observar a esta
cresta de la onda Entonces en un segundo
va a observar dos crestas y pues aquí
hay dos formas de verlo podemos tomar o
el periodo o la frecuencia la frecuencia
es Cuántos ciclos observas por segundo y
como ya vimos se tarda medio segundo en
observar el primer ciclo todo este ciclo
y luego otro medio segundo en observar
el segundo ciclo O sea que observa dos
ciclos enteros en un segundo entonces
tiene una frecuencia de dos ciclos por
segundo Y entonces como el periodo es
uno entre la frecuencia pues ya tenemos
que el periodo es 1 medio segundos por
el ciclo pero pudimos haberlo hecho al
revés pudimos haber dicho Okay Cuál es
el periodo Ah se tarda medio segundo en
observar un ciclo Y entonces decíamos
okay el periodo es 1 medio segundos por
ciclo Y entonces la frecuencia como es
uno entre el periodo pues entonces tiene
que ser dos ciclos por segundo y mira
como este observador está percibiendo
una frecuencia más grande que este
observador o sea de hecho es una
frecuencia del doble del tamaño y eso se
debe a que la fuente que está emitiendo
la onda se está moviendo hacia este
observador y aquí nada más se queda la
Fuente muy tranquila y estacionaria y lo
que este observador va a percibir es
exactamente el efecto contrario la
frecuencia con la que es este percibe la
onda Va a ser más chica que este este
observador va a percibir lo contrario a
ver Cuánto se tarda en percibir todo
este ciclo notemos que aquí la longitud
de onda es de 15 m a diferencia de aquí
que era de 5 m y 10 m entonces para que
el final del ciclo llegue hasta esta
persona como la onda lleva una velocidad
de 10 m por segundo entonces la onda se
va a tardar
1.5 segundos en hacer que toda esta
parte de la onda que es un ciclo pase
por este observador Entonces tenemos un
periodo de 1.5 segundos por ciclo y ya
que tenemos el periodo que es Cuánto se
tarda este observador en percibir todo
un ciclo entonces podemos calcular la
frecuencia y la frecuencia es de uno
entre el periodo o sea 2/3 entonces
cuando la fuente que está emitiendo la
onda se aleja del observador lo que
obtenemos es una frecuencia que es más
chica que la frecuencia con la cual el
objeto emitió la onda y por otro lado
cuando la fuente que emitió la onda se
acerca hacia el observador lo que este
percibe Es que la frecuencia es más
grande que la frecuencia con la cual se
emitió la onda lo cual suena muy extraño
Pero tú ya lo has percibido muchas veces
este efecto de que la frecuencia cambie
dependiendo de Hacia dónde se está
moviendo la fuente que está emitiendo la
onda se llama el efecto dopper y lo más
probable es que ya hayas escuchado
hablar de él por ejemplo cuando están en
una estación de metro o de un tren
Especialmente con los trenes y también
pasa con las ambulancias cuando la
ambulancia se está acercando hacia ti y
está con su sirena sonando la sirena
suenan muy aguda y justo cuando la
ambulancia pasa en frente de ti y se
empieza a alejar en el sentido contrario
lo cual sucede mucho más con los trenes
y con los metros que pasen justo en
frente de ti pero cuando se empiezan a
alejar entonces entonces la sirena
empieza a sonar grave o Bueno al menos
más grave de lo que sonaba cuando la
sirena se estaba acercando hacia ti Y
eso de Si suena grave o agudo es nada
más la forma en la que tu cerebro
interpreta la frecuencia de las ondas si
tienes un sonido que tiene una
frecuencia más alta este sonido te va a
sonar más agudo que el otro y si tienes
un sonido que tiene una frecuencia baja
Entonces ese sonido va a sonar grave y
la verdad espero que dibujándolo de esta
forma te dé una buena idea de por qué
pasa eso de Por qué el movimiento de la
Fuente afecta la frecuencia con la que
el observador percibe la onda en el
próximo video Vamos a hacer todo esto
con números más abstractos para sacar
una fórmula precisa que relaciona la
frecuencia con la que la fuente en
movimiento emite la onda con la
frecuencia que el observador
percibe
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