¿Por qué cambia el sonido de una ambulancia? Descubre el efecto Doppler con Scratch
Soy Ken Kuwako, entrenador científico. Mi vida es un experimento constante.
¿Alguna vez has caminado por la calle y has sentido que, justo en el momento en que una ambulancia pasa frente a ti, el tono de la sirena cae de golpe, pasando de un sonido agudo a uno mucho más grave?
Este curioso fenómeno se conoce como el Efecto Doppler. Seguro que te suena el nombre, pero quizá nunca te has parado a pensar cómo funciona realmente. En realidad, se trata de algo muy dinámico: el sonido, que no es más que una onda, se “estira” o se “encoge” dependiendo de si la fuente de sonido o nosotros mismos nos estamos moviendo.
En este artículo, te presento algunas herramientas y simuladores para que sientas este efecto con tus propios sentidos y lo entiendas de forma intuitiva. Si te interesa realizar experimentos prácticos, no dejes de echarle un vistazo a este otro artículo:
¡Vívelo con sonidos cotidianos! El cruce de trenes
El efecto Doppler está por todas partes en nuestro día a día. Por ejemplo, cuando vas en un tren o cuando ves uno pasar a toda velocidad desde el andén, tienes la oportunidad perfecta para observarlo. Primero, mira este vídeo: registra la diferencia entre el sonido de un paso a nivel escuchado desde fuera y desde dentro de un tren en movimiento. Verás con total claridad cómo cambia el tono musical debido a este fenómeno.
¿Qué pasa con las ondas cuando el sonido se mueve? Visualiza el mecanismo
¿Por qué ocurre el efecto Doppler? Para resolver este enigma, he creado un material educativo usando Scratch, el software de programación. Primero, analicemos el caso en el que el objeto que emite el sonido (la fuente) es el que se desplaza. Vamos a observar desde arriba cómo una ambulancia emite ondas mientras avanza. Puedes probarlo tú mismo en el siguiente enlace o en la pantalla integrada:
Puedes probarlo aquí.
Si la fuente de sonido está quieta, la distancia entre las ondas (longitud de onda) es igual tanto por delante como por detrás.
Pero, ¿qué sucede si la fuente se mueve hacia la izquierda? Como el objeto va “persiguiendo” a las ondas que acaba de emitir, estas se amontonan y se comprimen en la dirección del movimiento. Por el contrario, en la parte trasera, las ondas se quedan atrás y se estiran.
Como bien sabemos, cuando una onda se acorta, escuchamos un sonido más agudo, y cuando se estira, escuchamos un sonido más grave. Por eso, cuando la ambulancia se aleja de ti, el tono baja.
Si ves cómo se mueve hacia la derecha, notarás perfectamente cómo la longitud de onda se acorta y el sonido se vuelve más agudo.
Fenómenos con movimiento que son difíciles de explicar solo con palabras o imágenes estáticas se vuelven sorprendentemente fáciles de entender gracias a la animación.
¿Y si soy yo quien se mueve? El Doppler desde la perspectiva del observador
Hay un caso que suele ser más difícil de comprender: cuando el observador es el que se mueve. En esta situación, la longitud de la onda sonora en el aire no cambia. Entonces, ¿por qué escuchamos un sonido diferente?
La respuesta está en el número de ondas que recibimos por segundo. Para explicarlo, he diseñado otro simulador desde el punto de vista del observador. ¡Pruébalo!
También puedes ver cómo funciona en YouTube:
Imagina que, cuando estás quieto, recibes 5 ondas sonoras en un tiempo determinado.
Sin embargo, si avanzas hacia la fuente del sonido, vas “al encuentro” de las ondas, por lo que terminas atrapando, digamos, 8 ondas en el mismo tiempo. Recibir más ondas significa que la frecuencia aumenta y, por lo tanto, el tono se escucha más agudo.
Es parecido a lo que sientes en el mar: si te quedas quieto, las olas te golpean a un ritmo, pero si nadas hacia ellas, las olas chocan contra ti mucho más seguido.
¡Úsalo en tus clases o para estudiar por tu cuenta!
Este material está diseñado para que los profesores puedan explicarlo fácilmente en clase. Puedes cambiar la velocidad entre tres patrones: “quieto”, “movimiento a la derecha” y “movimiento a la izquierda”. A veces la física parece difícil si solo miramos fórmulas, pero con estas herramientas visuales, esa dificultad se convierte en un momento de: “¡Ah, ahora lo entiendo!”.
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