efecto Doppler mapa conceptual

Comprender el tema

El efecto Doppler es el cambio aparente de frecuencia de una onda cuando la fuente y el observador se mueven uno respecto al otro. Este recurso explica su mecanismo, la fórmula general, los casos de fuentes en reposo o en movimiento, y sus aplicaciones en acústica, astronomía, radar y medicina. Incluye ejemplos cotidianos, como el sonido de una ambulancia que pasa, y distingue el desplazamiento al rojo del desplazamiento al azul en luz.

Mecanismo físico
El efecto Doppler se produce porque el movimiento relativo entre fuente y observador modifica la separación entre frentes de onda. Si la fuente se acerca, cada frente se emite desde una posición más próxima al observador, de modo que las ondas llegan más comprimidas y la frecuencia percibida aumenta. Si se aleja, los frentes se estiran y la frecuencia baja. Es importante notar que la frecuencia real de la fuente no cambia: lo que varía es la frecuencia medida por el observador, y el efecto depende del componente de la velocidad a lo largo de la línea que une fuente y observador.

Diferencia entre sonido y luz
Para el sonido, que necesita un medio material, la fórmula clásica distingue si se mueve la fuente o el observador, porque ambos casos no son equivalentes respecto al medio. Para la luz, que se propaga en el vacío, no hay medio privilegiado y se emplea la fórmula relativista, válida incluso a velocidades cercanas a la de la luz. En astronomía esto permite medir velocidades radiales de estrellas y galaxias: un espectro desplazado hacia el rojo indica alejamiento, y hacia el azul, acercamiento. El corrimiento cosmológico de galaxias lejanas combina este efecto con la expansión del espacio.

Ejemplos cotidianos y aplicaciones
El ejemplo clásico es la sirena de una ambulancia: el tono suena más agudo cuando se acerca y más grave tras pasar. El mismo principio se usa en los radares de tráfico, que comparan la frecuencia de la onda emitida con la reflejada por un vehículo para calcular su velocidad. En medicina, la ecografía Doppler mide el flujo sanguíneo detectando el cambio de frecuencia de los ultrasonidos reflejados por los glóbulos en movimiento. En meteorología, los radares Doppler analizan el movimiento de gotas de lluvia para estimar vientos y tormentas.

Ondas de choque y velocidad supersónica
Cuando la fuente se mueve a una velocidad igual o superior a la de la onda en ese medio, los frentes de onda no pueden separarse delante de la fuente y se acumulan formando una onda de choque. En aviación, esto ocurre al superar la barrera del sonido: el estampido sónico que se escucha en tierra es esa onda de choque al pasar la aeronave. En esta situación la fórmula Doppler habitual deja de describir la frecuencia percibida, por lo que conviene tratar el caso supersónico como un fenómeno distinto del desplazamiento ordinario de frecuencia.