Na postagem a seguir, vamos estudar um fenômeno muito interessante para a física, relacionado às ondas sonoras, que é o efeito doppler. Este efeito sonoro que recebe o nome em homenagem a Christian Johann Doppler, o primeiro físico a explicá-lo, está presente também em nosso cotidiano, e daremos exemplos de como este efeito ocorre, explicando assim este fenômeno.
Se em algum dia de sua vida você ouviu o som de uma ambulância ou carro de bombeiros passando, você certamente presenciou o efeito doppler. Caso você tenha reparado atentamente deve ter notado que o som parece ser mais agudo quando o veículo se aproxima de nós em relação a quando está se afastando. No entanto, como você deve imaginar, a frequência da onda sonora é a mesma, e o que ocorre é a mudança em nossa sensação auditiva, devido ao efeito doppler.
O efeito doppler ocorre justamente por essa diferença de velocidade relativa, entre a fonte e o receptor. Vamos utilizar a imagem abaixo para explicar como este fato ocorre.
Percebemos pela imagem que a ambulância está se movendo em direção ao observador B. Desta forma, as ondas enviadas na direção deste observador ficam relativamente mais próximas, aumentando a frequência do sinal enviado. Desta forma, o observador B receberá uma maior quantidade de compressões em seu ouvido para um mesmo período de tempo.
Já em relação ao observador A, a ambulância está se afastando. Desta forma, devido a velocidade relativa entre ambos, as ondas enviadas na direção do observador ficarão mais afastadas, resultando em uma menor frequência e uma menor quantidade de compressões no ouvido do observador A.
O físico austríaco Doppler ainda desenvolveu um método para determinar essa frequência real ouvida por cada observador, e embora em nosso exemplo eles estejam parados, a fórmula leva em conta a velocidade do observador. Para isso, vamos considerar as seguintes variáveis:
Com essas variáveis, para o caso em que a fonte se aproxima do observador, temos que:
Que resultará em uma frequência maior do que a frequência real emitida pela fonte, assim como falamos anteriormente. Já para a situação em que a fonte se afasta do observador, temos a seguinte situação:
Da expressão acima, a frequência aparente percebida pelo emissor será menor que a emitida pela fonte em movimento, assim como previmos anteriormente.
Como você já deve ter observado, a equação é a mesma, só foram invertidos os sinais, devido a aproximação ou afastamento da fonte em relação aos observadores. Você também deve estar atento quanto a direção das velocidades, uma vez que estamos trabalhando com velocidades relativas! Desta forma, convém adotar um sentido positivo para a direção em que a fonte está se movendo e referenciar as velocidades dos observadores em função do referencial adotado. Isso é claro uma sugestão, e podem ser utilizados os mais diversos referenciais, desde que o mesmo seja utilizado para fonte e observadores!
O efeito doppler é muito interessante para equacionar e explicar um fenômeno que ocorre na prática, mas que nem sempre entendemos o porquê. A partir de agora, você pode explicar como este fenômeno ocorre e calcular as frequências aparentes para diversos observadores!
