Ejercicios: Cambios por desplazamiento de emisor y receptor (efecto Doppler)

Una ambulancia con la sirena encendida se acerca a un peatón, lo adelanta y se aleja.

1. a) Describa cómo cambia el tono que percibe el peatón al acercarse y al alejarse la ambulancia (más agudo o más grave).
2. b) Explique el cambio con la compresión y el ensanchamiento de los frentes de onda, ayudándose de un dibujo en su cuaderno.
3. c) ¿Cambia la frecuencia que emite realmente la sirena? Distinga entre frecuencia emitida y frecuencia percibida.

En los espectros de galaxias lejanas, las líneas de absorción del hidrógeno aparecen desplazadas hacia longitudes de onda mayores que las medidas en el laboratorio.

1. a) ¿Cómo se denomina este desplazamiento y qué indica sobre el movimiento de la galaxia respecto a la Tierra?
2. b) Relacione la observación generalizada de este fenómeno con la expansión del universo.
3. c) Razone por qué el efecto Doppler lumínico no necesita medio material, a diferencia del efecto Doppler sonoro.

Sin hacer cálculos, indique en cada caso si la frecuencia percibida es mayor, menor o igual que la emitida, y razone la respuesta:

1. a) Un tren que se acerca a la estación pitando.
2. b) El mismo tren alejándose de la estación.
3. c) Una persona que corre hacia una sirena fija.
4. d) Una galaxia que se aleja de la Tierra.
5. e) Fuente y observador en reposo relativo.

Un radar de tránsito emite microondas que se reflejan en los vehículos y regresan al aparato. El esquema muestra la emisión y el eco.

1. a) Explique los dos efectos Doppler sucesivos que sufre la onda: el carro como «observador» que recibe la señal y como «fuente» que reemite el eco.
2. b) Razone por qué el eco regresa con mayor frecuencia si el carro se acerca al radar.
3. c) ¿Qué fenómeno ondulatorio hace posible que la señal regrese al radar?