El efecto Doppler describe cómo cambia la frecuencia de una onda cuando la fuente o el observador se mueve en relación con el medio. Por eso una sirena suena más aguda cuando se acerca una ambulancia y más grave cuando se aleja. Comprender el efecto Doppler es esencial en acústica, radar, astronomía y ultrasonido médico.

La Fórmula

Para ondas sonoras (fuente en movimiento, observador estacionario):

Observed Frequency = Source Frequency × (Speed of Sound) / (Speed of Sound ± Source Velocity)

Utilice el signo menos si la fuente se acerca y el más si se aleja.

Para ondas de luz (Doppler relativista):

Observed Frequency = Source Frequency × √((1 - β) / (1 + β))

Donde β = velocidad / velocidad de la luz.

Ejemplo resuelto

La sirena de una ambulancia suena a 1000 Hz. El sonido viaja a 343 m/s en el aire. La ambulancia se acerca a 30 m/s.

Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 - 30)
                   = 1,000 × 343 / 313
                   = 1,000 × 1.096
                   = 1,096 Hz

La sirena que se aproxima suena aproximadamente un 9,6% más alto. Después de pasar y retroceder a 30 m/s:

Observed Frequency = 1,000 × 343 / (343 + 30)
                   = 1,000 × 343 / 373
                   = 920 Hz

La disminución de 1.096 Hz a 920 Hz es dramática: un cambio de aproximadamente 176 Hz.

Aplicaciones

Radar y pistolas de velocidad: Emite ondas de radio, mide el cambio de frecuencia en las ondas reflejadas para calcular la velocidad del vehículo.

Astronomía: Las estrellas que se mueven hacia la Tierra muestran un desplazamiento hacia el azul (mayor frecuencia). Las estrellas que se alejan muestran un desplazamiento hacia el rojo (menor frecuencia). Esto reveló que el universo se está expandiendo.

Imágenes por ultrasonido: El ultrasonido Doppler mide el flujo sanguíneo detectando el cambio de frecuencia de las ondas reflejadas de los glóbulos rojos en movimiento.

Información clave

El efecto Doppler depende únicamente del movimiento relativo. Un observador estacionario y una fuente que se acerca producen el mismo efecto que una fuente estacionaria y un observador que se acerca (aunque las matemáticas difieren ligeramente).

Consejos

Para velocidades no relativistas (mucho más lentas que la luz), utilice la fórmula del sonido. Para velocidades ligeras o muy altas, utilice la fórmula relativista. El efecto es más pronunciado para ondas de alta frecuencia y altas velocidades.

Utilice nuestra Calculadora del efecto Doppler para encontrar la frecuencia observada para cualquier fuente y la velocidad del observador.