Page 476 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

22.8 El efecto Doppler 457

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Ejemplo 22.9 §f Un día en que la rapidez del sonido es de 340 m/s, un tren emite un sonido de 400 Hz de
frecuencia, (a) ¿Cuál es la frecuencia del sonido escuchado por un observador inmóvil
cuando el tren se mueve hacia él con una velocidad de 20 m/s? (b) ¿Cuál es la frecuencia
que se escucha cuando el tren se mueve alejándose del oyente a esa velocidad?

Plan: Para contestar ambas preguntas sólo se necesita sustituir los valores conocidos en
la ecuación general del efecto Doppler (22.24). Sin embargo, los signos sustituidos para la
velocidad de la fuente deben ser positivos en el caso de la primera pregunta y negativos
para la segunda. La velocidad del observador es igual a cero en ambos casos.
Solución (a): La velocidad de la fuente es v = +20 m/s, V = +340 m/s y f s = 400 Hz.

f s ( V + vc) (400 Hz)(340 m/s + 0)
fo
V - vs 340 m/s - (+20 m/s)
(400 Hz)(340 m/s)
fn = ---------- ----------- - = 425 Hz
Jo 320 m/s

Solución (b): La fuente se aleja, así que en este caso vs = -2 0 m/s.
f s ( Y + v0) (400 Hz)(340 m/s + 0)
f o =
V - vs 340 m/s — (—20 m/s)
í400Hz)(340m/S)
1 ’ 360 m/s

Ejemplo 22.10 Un automóvil se desplaza a la izquierda a 20 m/s con la bocina sonando a una frecuencia
de 360 Hz. ¿Qué frecuencia escucha una persona que va frente al auto conduciendo una
bicicleta a 12 m/s y que también va a la izquierda? Suponga que la velocidad del sonido
es de 340 m/s.
Plan: De nuevo, el problema se reduce a elegir bien los signos para la velocidad del ob­
servador y de la fuente. El auto se aproxima, así que v = +20 m/s; el ciclista se aleja, de
modo que vg = —12 m/s.

Solución: La velocidad de la fuente es vj = +20 m/s, V = +340 m/s y f s = 360 Hz.
f s ( V + v j (360 Hz)[340 m/s + (-1 2 m/s)]
fo = '
V - vr 340 m/s - ( + 20 m/s)
(360 Hz)(328 m/s)
= ------------------------= 369 Hz
Jo 320 m/s

Al trabajar en problemas que implican movimiento relativo de la fuente y del observador
es útil considerar si la respuesta obtenida es o no lógica. Por ejemplo, si dos objetos se aproxi­
man como resultado de su movimiento relativo, la frecuencia percibida debe ser mayor que la
de la fuente; si están alejándose, la frecuencia debe ser menor.