Toolyard

Simulador del efecto Doppler

Ecuaciones de esta simulación

f = f₀ × (c + v_o) ÷ (c − v_s cos θ)
f₀Frecuencia de la fuente f₀ (Hz)la altura que emite la sirena, y la que oye el conductor
cVelocidad del sonido c (m/s)343 m/s en aire a 20 °C, 331 a 0 °C; 1480 en agua
v_sVelocidad de la fuente v_s (m/s)30 m/s is 108 km/h
v_ovelocidad del oyente hacia la fuente0 aquí: el oyente está quieto
θángulo entre el movimiento de la fuente y la línea hasta el oyentetomado cuando se emitió el sonido que llega ahora; 0° es ir directo hacia el oyente, 180° alejarse directo
ffrecuencia que oye el oyentemás alta mientras la fuente se acerca, igual a f₀ en el punto más cercano, más baja al alejarse

Con los valores actuales:

λ_front = (c − v_s) ÷ f₀, λ_back = (c + v_s) ÷ f₀
λlongitud de onda delante y detrás de la fuentelas crestas se apiñan delante y se estiran detrás; los círculos dibujados son una cresta de cada pocas decenas

Con los valores actuales:

M = v_s ÷ c, sin α = 1 ÷ M
Mnúmero de Machpor encima de 1 la fuente adelanta a su propio sonido
αsemiángulo del cono de Machtodos los frentes de onda se acumulan en este cono; cuando pasa por el oyente, este oye el estampido sónico

Con los valores actuales:

Cómo usar el simulador del efecto Doppler

  1. Un coche con sirena recorre la carretera y pasa junto a un oyente. Una de cada pocas decenas de crestas del sonido se dibuja como un círculo que se extiende desde donde estaba el coche al emitirla; delante del coche los círculos se apiñan, detrás se separan.
  2. Lee la frecuencia que oye el oyente, y el cambio en semitonos, mientras el coche se acerca, pasa y se aleja. Marca Reproducir lo que oye el oyente para oír la conocida caída del tono; la gráfica muestra la frecuencia frente a la posición del coche, y el Convertidor de velocidad pasa las velocidades a km/h o mph.
  3. Sube la velocidad de la fuente por encima de la del sonido. Los círculos ya no pueden adelantar al coche y se acumulan en un cono, el cono de Mach; el oyente no oye nada hasta que el cono le pasa por encima, y entonces oye a la vez el sonido de acercamiento y el de alejamiento: el estampido sónico.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el efecto Doppler?

El cambio en la frecuencia que oyes cuando tú y la fuente de una onda se mueven uno respecto al otro. Cuando una fuente se acerca, cada cresta sale un poco más cerca que la anterior, así que llegan apiñadas y el tono es más agudo; cuando se aleja llegan estiradas y el tono es más grave. La fuente nunca cambia su propia frecuencia.

¿Cuál es la fórmula del efecto Doppler?

f = f₀ × (c + v_o) ÷ (c − v_s cos θ), donde f₀ es la frecuencia emitida, c la velocidad del sonido, v_s la velocidad de la fuente, v_o la velocidad del oyente hacia la fuente y θ el ángulo entre el movimiento de la fuente y la línea hasta el oyente, en el momento de emitir el sonido. De frente, con el oyente quieto, es f = f₀ c ÷ (c − v_s) al acercarse y f₀ c ÷ (c + v_s) al alejarse.

¿Por qué el tono cae de golpe cuando pasa un coche?

Porque el ángulo θ pasa de casi 0° a casi 180° en el momento en que el coche está más cerca. Cuanto más cerca de la carretera estés, más rápido es el giro y más brusca la caída; lejos de la carretera el tono baja suavemente.

¿Qué produce un estampido sónico?

Una fuente que va más rápido que el sonido adelanta a sus propias ondas. Todos los frentes de onda que emite se acumulan en la superficie de un cono detrás de ella, con semiángulo α tal que sen α = c ÷ v_s. El cono lleva un salto brusco de presión, y cuando pasa por encima de ti ese salto es el estampido; acompaña al avión todo el camino, no solo cuando rompe la barrera del sonido.

Dice que WebGL está desactivado.

La vista 3D necesita WebGL, que tienen todos los navegadores actuales. Puede estar desactivado si la aceleración por hardware está apagada en los ajustes del navegador, o por un controlador gráfico muy antiguo. Activa la aceleración por hardware o prueba otro navegador.

¿Se sube algo?

No. La simulación la dibuja tu propio navegador con WebGL; no se envía nada a ningún sitio y sigue funcionando sin conexión una vez cargada la página.

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