Efeito Doppler

Com certeza, todos já nos deparamos com uma situação em que um automóvel passou por nós buzinando. Em certo momento ouvimos o som variando a sua frequência, pois quando o carro se aproxima ouvimos um som mais agudo; e quando ele se distancia, o som fica grave. Esse efeito, da mudança da frequência da onda, percebida por um observador com movimento relativo à fonte, é conhecido como efeito Doppler, em homenagem ao físico Cristhian Johann Doppler.

O som, como todos os outros tipos de ondas, após gerado, propaga-se independentemente da fonte e do observador. Quando existir movimento relativo entre a fonte sonora e o observador, este vai perceber uma modificação na frequência do som, que depende da velocidade relativa entre ele e a fonte.

Vejamos a ilustração abaixo em que uma fonte sonora está emitindo som com frequência constante igual a f.

Com fonte e observadores parados, as ondas sonoras se propagam em todas as direções, com velocidade constante. Os semicírculos representam as posições das cristas das ondas sonoras em determinado instante. Lembrando que a distância entre duas cristas é o comprimento da onda, verificamos que o comprimento da onda medido pelos dois observadores é igual.

Quando a fonte está se movendo, as ondas sonoras são geradas em posições diferentes, à medida que o tempo passa, e os círculos deixam de ser concêntricos. Notamos que, na direção de propagação da fonte sonora, as cristas das ondas tendem a ficar mais próximas umas das outras. Nesse caso, o observador A vai medir um comprimento de onda maior que o medido pelo observador B. A frequência medida pelo observador A é menor que a medida por B.

Quando a fonte se aproxima do observador, este medirá uma frequência maior que a frequência emitida pela fonte sonora. O inverso ocorre quando a fonte se afasta do observador. Podemos calcular a frequência f‘ ouvida por um observador a partir da frequência f emitida pela fonte, da velocidade V₀ do observador e da velocidade da fonte V_f, usando a seguinte equação:

Onde:
v – velocidade do som
v₀ – velocidade do observador
v_f – velocidade da fonte sonora

Nessa equação, os sinais superiores devem ser usados quando existe aproximação entre fonte e observador, enquanto os sinais inferiores devem ser usados no caso de haver afastamento entre fonte e observador.

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