O EFEITO DOPPLER

O que é o efeito Doppler

            Considere uma pessoa nas proximidades de um automóvel parado, cuja buzina está emitindo um som de frequência ƒ₀. Esta pessoa, estando também em repouso, perceberá um som de certa altura, caracterizado pelo frequência ƒ₀ . Em outras palavras, o número de cristas, por exemplo, por segundo, que chegam ao ouvido da pessoa é igual a ƒ_0.

            Supondo, agora, que a pessoa passe a se movimentar em direção ao automóvel, que continua parado e buzinando. É claro que, nestas condições, o número de cristas que irão chegar ao ouvido da pessoa, por segundo, será maior que ƒ₀. Então, a pessoa percebe um som de frequência maior do que ƒ₀, isto é, ela terá sensação de que o som da buzina tornou-se mais agudo.

            C.Doppler( 1803-1853)

            Físico austríaco que estudou e descreveu o efeito que leva seu nome. Foi educado no Instituto de Física e professor de Física Experimental na Universidade de Viena. Escreveu seus primeiros trabalhos no campo da Matemática, mas, em 1842, publicou uma obra, intitulada Sobre as cores da luz emitida pelas estrelas duplas, na qual ele apresenta os fundamentos do efeito Doppler, tanto com o som quanto com a luz.

            Naturalmente, se a pessoa estivesse se afastando do automóvel, o número de cristas que iria chegar ao seu ouvido, por segundo, seria menor do que  ƒ₀ e, assim, a pessoa perceberia um som mais grave ( frequência menor). Esta variação da frequência de um onda, causada pelo movimento do observador ( ou da fonte, como veremos a seguir) foi analisada, no século passado, pelo físico austríaco Christian Doppler e, por isso este fenômeno é denominado efeito doppler. Você poderá constatar este efeito  quando estiver em um automóvel em movimento, aproximando-se  e em seguida afastando-se de uma fonte sonora ( uma sirene , por exemplo).

FONTE EM MOVIMENTO E OBSERVADOR EM REPOUSO

            O efeito Doppler pode  também ser causado pelo movimento da fonte que emite a onda sonora, enquanto o observador permanece em repouso. No caso, por exemplo, de um automóvel  buzinando e em movimento, as cristas da onda sonora que ele emite tornam-se mais próximas umas das outras à frente do automóvel  e mais separadas na região situada atrás do carro.

            Concluímos, então que se um observador se encontrar à frente do automóvel, ele receberá uma onda sonora de menor comprimento de onda ( maior frequência) , isto é, um som mais agudo, è claro que um observador situado atrás do automóvel receberá uma onda sonora de maior comprimento de onda e , portanto, um som mais grave ( menor frequência).

O EFEITO DOPPLER OCORRE TAMBÉM COM A LUZ

            É possível observar o efeito Doppler não apenas o som, mas também com qualquer outro tipo de onda.

            É de esperara, então que o efeito Doppler possa ser observado com  a luz que, como  sabemos, é também um movimento ondulatório. Nesse caso, o efeito Doppler , consistindo em uma variação de frequência, se manifestaria como uma mudança na cor da luz recebida pelo observador. Por exemplo: se uma pessoa se movimentar em direção a um sinal  de transito que está vermelho, ela irá receber uma onda luminosa de frequência maior do que se estivesse parada. Em princípio, se a pessoa pudesse desenvolver velocidades muito grandes, ela poderia até mesmo ter a impressão de que o sinal estivesse verde ( lembre-se de que a frequência da luz verde é maior do que a da luz vermelha). Entretanto, a efeito Doppler com a luz é muito difícil de percebido, porque, para isto, seria necessário que o observador, ou a fonte, estivesse se movendo com velocidades comparáveis à velocidade da luz. Assim, mesmo que uma pessoa estivesse no interior de u foguete, dos mais velozes existentes na atualidade, seria impossível que ela enxergasse com cor verde um sinal luminoso vermelho.

A EXPANSÃO DO UNIVERSO

            Em  certas observações astronômicas, os cientistas encontraram uma das mais notáveis situações na qual foi possível detectar o efeito Doppler com a luz.

            Analisando o espectro da luz emitida pelas estrelas, os astrônomos  conseguem identificar as substancias que fazem parte da constituição destas estrelas. Entretanto, ao analisar os espectros da luz proveniente de estrelas situadas em galáxias distantes, emitida por  uma dada substancias , eles verificaram que sua frequência era menor do que a frequência emitida pela mesma substancia aqui na Terra. Concluíram que esta variação de frequência só poderia ser causada pelo efeito Doppler, Uma vez que era constatada uma diminuição na frequência, a fonte de luz, isto é, a galáxia, devia estar se afastando de nós.

Como este fenômeno foi observado para qualquer galáxia, os cientistas concluíram  que “ o Universo está em expansão “, isto é, as galáxias estão se afastando de nós ( ou melhor umas das outras) com velocidades muito grande sendo estas velocidades tanto maiores  quanto mais distantes elas encontrarem.

Fonte: Luiz,  Antônio Máximo Ribeiro , Da.  Beatriz Alvarenga Álvares, Física 1 vol 2- São Paulo; Scpione,2006