El efecto Doppler

El sonido representa compresiones y rarefacciones de un medio. Imagínatelo como una vibración que se expande por el aire en forma de ondas. No podemos verlas, pero podemos oírlas. ¿Lo has escuchado? El sonido cambió cuando pasó la ambulancia. El tono se hizo más bajo después de que pasara.

Claro, el sonido es más débil cuando la ambulancia se aleja. No. No más débil, más bajo. Quiero decir más grave, y tenía un tono más agudo cuando se estaba acercando. Qué raro.

Caray, aquí viene otra. Sí, lo oyeron bien. Percibimos el sonido de manera diferente cuando la distancia entre la fuente de sonido y el oyente varía. Aquí tenemos una ambulancia. La sirena emite ondas sonoras que se extienden en todas las direcciones.

Las ondas sonoras se mueven a través del aire a unos 340 metros por segundo, pero la ambulancia también se mueve. Las ondas sonoras delante de la ambulancia se acercan entre sí. Cada onda es un poco más corta. Una longitud de onda más pequeña significa una frecuencia más alta y una frecuencia más alta se traduce en un tono más agudo. Cuando la ambulancia deja atrás al oyente, las ondas sonoras que vuelven se apartan entre sí.

La longitud de onda aumenta y la frecuencia se reduce. Escuchamos un tono más grave. Quien descubrió cómo se comportan las ondas de las fuentes en movimiento fue Christian Doppler. Doppler fue un matemático y físico austriaco que vivió en el siglo XIX. A este fenómeno que lleva su nombre se le conoce como efecto Doppler.

Oye, ¿y cómo le sonará al conductor dentro de la ambulancia? El conductor no sabe dónde estamos paradas escuchando y el sonido cambia precisamente aquí. Exacto. Solo notas el efecto Doppler cuando la fuente de sonido se mueve con respecto a ti. Se puede mover la fuente de sonido o tú misma.

Si la distancia aumenta, el tono disminuye; y, si la distancia decrece, el tono aumenta. Pero el conductor de la ambulancia se está moviendo a la misma velocidad y en la misma dirección que la sirena. La distancia no cambia, por lo que el conductor no experimenta el efecto Doppler. Ese fue el hermano más joven del efecto Doppler: la explosión sónica. Provenía de un avión que se movía más rápido que el sonido: un supersónico.

Cuando un avión viaja más rápido que el sonido, las ondas sonoras que se supone que se propagan delante de él terminan detrás. Si te encuentras aquí oyendo, no escucharás nada en absoluto cuando el avión esté encima de tu cabeza, ¿pero qué sucede ahora? Ahora escuchas el sonido de varias ondas sonoras al mismo tiempo. Eso produce mucho ruido: una explosión sónica. Al igual que la estela que se forma en el agua detrás de un barco, se crea una onda de choque detrás de un avión supersónico.

Consiste en una compresión y rarefacción extrema del aire. La explosión sónica se desplaza por la superficie detrás del avión. Si el avión está volando a baja altitud, la explosión sónica puede ser tan fuerte que rompa ventanas e incluso edificios. Este efecto donde varias ondas pasan por el mismo lugar al mismo tiempo y se influyen entre sí se llama interferencia. Cuando las ondas están sincronizadas de modo que una cresta coincide con otra y un valle coincide con otro valle, las ondas se amplifican entre sí.

Esto recibe el nombre de interferencia constructiva. Una explosión sónica es interferencia constructiva de las ondas de choque que se producen cuando algo viaja más rápido que la velocidad del sonido. El sonido está relacionado con el movimiento. Si una fuente de sonido se mueve con respecto a ti, el sonido será diferente de uno que proceda de una fuente estacionaria. ¡Ah!