Física & Química

Efeito Doppler, o que é? História, definição, características e funções

Efeito Doppler é caracterizado como a mudança de frequência sonora que ocorre entre um observador e a fonte de emissão do som.

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O efeito Doppler é caracterizado como a mudança de frequência sonora percebida por um observador em relação a emissão da fonte. Neste caso, pode acontecer com as ondas mecânicas (sonoras) ou eletromagnéticas (luz), sendo um efeito estudado pela ondulatória.

No som, o efeito se caracteriza como a mudança na frequência sonora percebida devido ao movimento relativo da fonte. Então, sempre que houver movimento entre a fonte do som e o observador, haverá também mudança na frequência percebida por esse observador.

Vale lembrar que o movimento é relativo. Ou seja, a fonte pode permanecer em movimento e o observador continuar parado, ou vice-versa.

Com isso, o importante é analisar se houve aproximação ou afastamento entre a fonte emissora e o observador. Dessa forma, ocorre a mudança de percepção do som, ou seja, da onda sonora emitida pela fonte. Logo, é preciso observar o comprimento das ondas – distância entre duas frentes de onda – e a frequência emitida.

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História do Efeito Doppler

O efeito Doppler foi descoberto de uma forma bem curiosa. Isso porque o físico Johann Christian Doppler, em 1842, escreveu suas teorias sobre o efeito. Em seguida, após três anos de estudos, Buys Ballot conseguiu aplicar métodos científicos para provar as premissas de Doppler.

Efeito Doppler, o que é? História, definição, características e funções
Christian Doppler era um matemático e físico austríaco.

Para que o experimento fosse realizado, Ballot reuniu músicos de uma banda que tocavam diferentes notas musicas. A banda, neste caso, tocava em cima de um automóvel em movimento, ou seja, a fonte emissora do som. Para compor o experimento, havia observadores que tinham a missão de anotar a emissão do som de acordo com a velocidade, afastamento e aproximação da fonte.

Nesse sentido, para que a frequência do efeito Doppler pudesse ser calculada, foi criada uma fórmula que representa a teoria do efeito. A fórmula é composta da seguinte maneira:

Fórmula geral do efeito Doppler

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De acordo com a fórmula,  representa a frequência observada (Hz), medida em hertz, sendo que fo significa a frequência emitida (Hz). O representa a velocidade da onda propagada no meio (m/s), enquanto vo é a velocidade do observador (m/s) e vf se refere à velocidade da fonte que emite as ondas (m/s).

Efeito Doppler, o que é? História, definição, características e funções
O Efeito Doppler se refere à diferença de frequência entre o observador e a fonte de emissão do som.

A partir da fórmula da frequência é possível perceber que o que dá sentido à onda é a velocidade de propagação no meio. Sendo que, quando o observador e a fonte estão próximos, a frequência percebida será maior que a frequência emitida. Agora, quando houver afastamento entre fonte e emissor, a frequência observada será menor em relação à frequência emitida.

Efeito Doppler e os tipos de ondas

O efeito Doppler pode ocorrer tanto nas ondas mecânicas, quanto nas ondas eletromagnéticas. Primeiro, o efeito foi analisado levando em consideração as ondas sonoras, ou seja, mecânicas. Neste caso, haverá sempre um observador e uma fonte de emissão. O efeito se caracteriza em decorrência da frequência e o meio de propagação da onda.

O que ocorre, então, é a percepção da frequência sonora entre o observador e a fonte. A mudança de frequência, neste caso, está relacionada com a velocidade da onda propagada.

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Um exemplo são as corridas de fórmula 1. Imagine um microfone estático que capta o som dos carros em movimento. Os carros, neste sentido, são a fonte e o microfone é o observador.

Efeito Doppler, o que é? História, definição, características e funções
Os radares Doppler detectam a variação da frequência do sinal refletido causado pelo movimento do alvo ao afastar-se ou aproximar-se.

Com isso, quando o carro em alta velocidade se aproxima do microfone é perceptível que o som dos automóveis se torna mais agudo. Por outro lado, quando o carro começa a se afastar, o som adquire sonoridade mais grave. Ou seja, o acontece é o aumento de frequência dependendo do afastamento ou da aproximação da fonte.

As ondas eletromagnéticas

Quando o efeito Doppler é analisado em decorrência da onda eletromagnética, a luz, o que ocorre é a mudança de cor. Neste caso, a mudança na cor da luz é percebida por quem a observa. Nesse sentido, o efeito adquire outra nominação, sendo efeito Doppler Relativístico.

Da mesma maneira como ocorre com o efeito Doppler, a mudança aqui é percebida em decorrência da velocidade, sendo que a mudança depende do meio onde a onda se propaga. Assim, quando o observador e a fonte se afastam, ou vice-versa, ocorre que a cor da luz sofre variações dependendo da velocidade da onda eletromagnética.

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Efeito Doppler, o que é? História, definição, características e funções
A luz (cor) é um exemplo de onda eletromagnética.

O efeito Doppler pode ser percebido, também, em áreas da medicina. Um exemplo é a utilização do efeito em exames de imagem, principalmente, o ecocardiograma.

O exame tem como objetivo identificar problemas de funcionamento cardíaco, além de anomalias na região. O ecocardiograma funciona a partir da emissão de ultrassons, ou seja, sons que ultrapassam os 20 000 Hz de frequência.

Aplicabilidade do efeito Doppler

Como vimos, o efeito Doppler é muito útil na medicina. Porém, áreas como a Astronomia e aparelhos de trânsito também utilizam das funções do efeito.

No caso da Astronomia, por exemplo, o efeito é usado para medir a velocidade das estrelas, além de diversos corpos celestes do Universo. Essa velocidade, portanto, é medida em relação à proximidade com a Terra.

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Efeito Doppler, o que é? História, definição, características e funções
Os radares conseguem detectar objetos distantes em movimento.

Quando utilizado no trânsito, o efeito Doppler consegue medir a velocidade de automóveis e até de aviões. Isso ocorre por meio dos radares que captam as ondas que são refletidas no meio. No caso dos radares, a medição é feito por meio de radiofrequência ou lasers.

O que achou da matéria? Se gostou, confira também quais as características e diferenças entre Corrente Alternada e Corrente Contínua.

Fontes: Brasil Escola, Brasil Escola, Educa Mais Brasil e Propg

Imagens: Estudo PráticoAlchetron, Os fundamentos da Física, Tecnologia, Universe Química e Rádio Nereu Ramos

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