Laboratorio de efectos Doppler

Introducción

Objetivo:	Entender cómo el efecto Doppler impacta en las ondas sonoras.
Años:	Secundaria y superior
Preocupaciones de seguridad:	Estarás balanceando una pelota con una cuerda en el laboratorio. Asegúrese de agarrarse fuerte y dejar suficiente espacio a su alrededor. ¡Eso significa que no hay objetos rompibles en la habitación! Además, usaremos un cuchillo. Consiga que un adulto le ayude.
Hora:	30 minutos

¿Alguna vez has escuchado pasar una ambulancia? ¿Qué escuchas cuando se acerca el sonido? ¿Es diferente a cómo suena alejarse? Las diferencias en el sonido se deben al efecto Doppler , que comprime las ondas cuando un objeto se acerca a usted y las expande a medida que el objeto se aleja. El efecto Doppler se explica en detalle en esta lección: El efecto Doppler: definición, ejemplos y aplicaciones.

El sonido es una onda mecánica , lo que significa que es una onda que se mueve a través de un medio, en nuestro caso el aire. Si desea repasar las ondas sonoras antes de comenzar, mire esta lección en video: ¿Qué son las ondas sonoras? – Definición, tipos y usos.

Hoy, vas a estudiar qué propiedades del sonido cambian cuando un objeto que emite un ruido se mueve hacia ti y se aleja de ti. Antes de comenzar, piense en lo que espera que suceda. ¿Cómo cambia el sonido y por qué?

Materiales

• 3 metros de cuerda
• Pelota de tenis
• Cuchillo
• Zumbador
• Baterías que se ajustan al timbre
• 4 bandas de goma
• Periódico
• Tornillo
• Destornillador

Pasos

1. Ate la cuerda firmemente al tornillo.

2. Con el destornillador, fije el tornillo a la pelota de tenis.

¡¡Consejo de Seguridad!!

Tenga cuidado al usar un cuchillo y pídale a un adulto que lo ayude.

3. Haga una hendidura en la pelota de tenis hasta la mitad alrededor de la pelota en el lado opuesto al tornillo.

4. Instale las baterías en el zumbador e insértelas en la pelota de tenis.

Configuración del experimento

5. Empaque la pelota con papel de periódico alrededor del timbre, dejando el timbre al final de la pelota.

6. Cuando esté listo para comenzar el experimento, encienda el timbre.

7. Utilice las bandas de goma para sellar la bola.

¡¡Consejo de Seguridad!!

Al balancear la pelota, haga que todos se aparten y asegúrese de tener suficiente espacio para el swing. Retire todos los objetos frágiles del área.

6. Gire la pelota en un círculo cerca de usted.

7. Observe cómo suena el timbre cuando se acerca a usted, en lugar de cuando se aleja.

Solución de problemas

Si su zumbador no es lo suficientemente fuerte, será difícil escuchar el cambio de sonido. Asegúrese de tener un timbre lo suficientemente potente. Si su pelota no permanece cerrada, intente usar cinta adhesiva además de las bandas de goma para sellarla, o use más bandas de goma.

Preguntas de discusión

¿Cómo sonó el timbre cuando se movió hacia usted en lugar de alejarse?

¿Fueron correctas tus predicciones? ¿Como supiste?

Cómo funciona

Como notó, el tono de la pelota aumentó a medida que se movía hacia usted y disminuyó a medida que se alejaba. El tono es lo alto que es el sonido. Imagínese a una niña hablando, en un tono alto, versus un hombre mayor hablando, generalmente en un tono bajo. El tono está relacionado con una propiedad de las ondas llamada frecuencia. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el tono. Entonces, ¿qué es la frecuencia? La frecuencia es cuántas ondas se mueven a través de un área por unidad de tiempo. Se mide en hercios.

Frecuencia baja versus alta

Imagen arrojando una piedra al agua. Si dejas caer la piedra muy rápido, las olas que emanan del área están muy juntas y se mueven rápidamente. Esta es una frecuencia alta. Si lo dejas caer lentamente, las olas estarán más separadas y se moverán más lentamente. Esta es una frecuencia baja. Para obtener más información sobre la frecuencia, consulte esta lección: ¿Qué es la frecuencia? – Definición, espectro y teoría.

Ahora que conocemos algunos conceptos básicos sobre la frecuencia, veamos cómo se relaciona esto con el efecto Doppler. Cuando un objeto que emite un sonido se mueve hacia usted, las ondas se comprimen. Más ondas se mueven a través de un espacio por unidad de tiempo. Entonces, la frecuencia aumenta y, por lo tanto, el tono suena más alto.

El efecto Doppler hace que las ondas de sonido que se muestran en azul aumenten en frecuencia a medida que el objeto se acerca al observador.

Por el contrario, si el objeto que emite el sonido se aleja, las ondas se dispersan y la frecuencia disminuye. Entonces, escuchamos el tono más bajo.