Revisão sobre efeito Doppler

As ondas sonoras são ondas longitudinais que se espalham esfericamente a partir de sua fonte em todas as direções, como a sirene do carro da polícia na figura 1 abaixo. A distância entre duas frentes de onda consecutivas representa o comprimento de onda da onda sonora. A frequência da onda pode ser medida contando o número de frentes de onda detectadas pelo observador durante um período de tempo.

Para uma fonte e um observador sem movimento relativo, as frentes de onda estão todas centradas na fonte o tempo todo. Os observadores de qualquer lado ouvirão a frequência do som a partir da fonte.

Quando a fonte e o observador estão se deslocando um em relação ao outro, a distância entre as frentes de onda varia dependendo de onde o observador está. Por exemplo, se a sirene está se deslocando em direção ao observador à direita, as frentes de onda estão mais próximas para o observador $R$‍ e mais distantes para o observador $L$‍ (Figura 2).

Tenha em mente que a velocidade das ondas não está variando. A velocidade depende apenas do meio, e o meio não está variando. As ondas se propagam na mesma velocidade, mas a frequência observada depende de qualquer movimento relativo entre o observador e a fonte.

Quando a frequência observada varia, o mesmo acontece com o comprimento de onda. Se o observador e a fonte estiverem se deslocando um em direção ao outro, a frequência aumenta e o comprimento de onda diminui. Na Figura 2, o observador $R$‍ à direita observa frentes de onda com mais frequência, então o espaçamento (ou comprimento de onda) das frentes de onda também é reduzido.

Se o observador e a fonte estiverem se afastando um do outro, a frequência observada diminui e o comprimento de onda aumenta. Na Figura 2, o observador $L$‍ à esquerda observa frentes de onda com menos frequência do que quando a fonte estava em repouso, então o espaçamento da frente de onda é aumentado. Estas observações correspondem à quando a velocidade vetorial é constante.

Para testar sua compreensão e trabalhar para dominar esses conceitos, confira os exercícios neste tutorial.