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El efecto Doppler

¿Por qué fluctúan los tonos de los sonidos de los objetos en rápido movimiento y no sus colores?

Sheldon Cooper, disfrazado de efecto Doppler en un episodio de 'Big Bang'.rn
Sheldon Cooper, disfrazado de efecto Doppler en un episodio de 'Big Bang'.

El globo que en el interior de un coche se desplaza hacia el mismo lado al que gira el vehículo, como vimos la semana pasada, se comporta de forma tan contraria a la intuición -y a los demás objetos- por el desplazamiento del aire. Si el coche gira a la derecha, la masa de aire de su interior se desplaza hacia la izquierda, con lo que aumenta la presión en ese lado, y ese aumento de presión prevalece sobre la inercia del ligerísimo globo y lo empuja hacia la derecha.

Representamos las gotas de lluvia con forma de lágrima (y las propias lágrimas, valga la redundancia) porque las únicas gotas de agua que en la vida cotidiana vemos con claridad son las que caen de un grifo o de un recipiente casi vacío, y en este caso sí, tienen la consabida forma ahusada por arriba y redondeada por abajo, debido a que la tensión superficial hace que el punto de contacto de la gota con el grifo o el recipiente se adelgace hasta romperse.

Cuando un globo de látex hinchado con helio asciende libremente en el aire, puede llegar, según se ha comprobado experimentalmente, hasta unos 10 km de altura (y puede desplazarse hasta unos 3.000 km del punto de origen), si no estalla antes debido a la dilatación del helio en su interior, cuyo volumen aumenta a medida que disminuye la presión del aire circundante. 

La sirena de la ambulancia

No se puede hablar del efecto Venturi y el efecto Magnus, como hacíamos la semana pasada, sin mencionar otro notable efecto también ligado al desplazamiento rápido y habitual en nuestra experiencia cotidiana: el efecto Doppler. Cuando una ambulancia se acerca, su sirena parece más aguda que cuando se aleja, y el efecto es aún más marcado en el caso del pitido de un tren: la frecuencia aparente de una onda aumenta (o lo que es lo mismo, la longitud de onda disminuye) si su foco se acerca al observador y disminuye si se aleja. En el caso del sonido, que viaja por el aire a unos 340 metros por segundo, el efecto es perceptible si el foco viaja a unos 50 km/h o más, como en el caso de una ambulancia, y lo es todavía más en el caso de un tren que viaje a 100 km/h o más, pues estamos hablando de una variación de la velocidad relativa del sonido de entre el 5 y el 10 %.

En el caso de la luz, cuya velocidad es de 300.000 km/s, la fuente se ha de mover muy deprisa para que el efecto Doppler sea perceptible; por eso no vemos fluctuaciones del color en los objetos en movimiento. Pero a escala cósmica el efecto es notable y muy importante en astrofísica, ya que el “corrimiento hacia el rojo” demuestra el alejamiento de las galaxias y la expansión del universo.

Y hablando de ondas sonoras y luminosas… Antonio grita “¡Luz!” casi a la vez que se enciende una lámpara. Berta piensa que Antonio ha dado la orden de encendido, mientras que Carlos cree que ha soltado una exclamación al ver la luz. ¿Quién tiene razón?

Carlo Frabetti es escritor y matemático, miembro de la Academia de Ciencias de Nueva York. Ha publicado más de 50 obras de divulgación científica para adultos, niños y jóvenes, entre ellos Maldita físicaMalditas matemáticas El gran juego. Fue guionista de La bola de cristal

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