Simulador del efecto Doppler
Ecuaciones de esta simulación
| f₀ | Frecuencia de la fuente f₀ (Hz) | la altura que emite la sirena, y la que oye el conductor | |
|---|---|---|---|
| c | Velocidad del sonido c (m/s) | 343 m/s en aire a 20 °C, 331 a 0 °C; 1480 en agua | |
| v_s | Velocidad de la fuente v_s (m/s) | 30 m/s is 108 km/h | |
| v_o | velocidad del oyente hacia la fuente | 0 aquí: el oyente está quieto | |
| θ | ángulo entre el movimiento de la fuente y la línea hasta el oyente | tomado cuando se emitió el sonido que llega ahora; 0° es ir directo hacia el oyente, 180° alejarse directo | |
| f | frecuencia que oye el oyente | más alta mientras la fuente se acerca, igual a f₀ en el punto más cercano, más baja al alejarse |
Con los valores actuales:
| λ | longitud de onda delante y detrás de la fuente | las crestas se apiñan delante y se estiran detrás; los círculos dibujados son una cresta de cada pocas decenas |
|---|
Con los valores actuales:
| M | número de Mach | por encima de 1 la fuente adelanta a su propio sonido | |
|---|---|---|---|
| α | semiángulo del cono de Mach | todos 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
- 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.
- 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.
- 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.
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¿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.