Doppler con un resorte de juguete

Publicado el 24 de Septiembre de 2024 | Física y Química

Tal y como habrá visto tu alumnado en clase, el efecto Doppler es un fenómeno físico que ocurre cuando un emisor de ondas (ya sean mecánicas o electromagnéticas) se desplaza en relación con un observador, el movimiento afecta a la percepción de la frecuencia de las ondas.

Desde que fue descubierto por el físico austríaco Christian Doppler en 1842, este efecto nos explica por qué percibimos el tono de las sirenas de las ambulancias que se acercan de manera diferente al de las ambulancias que se alejan. Sin embargo, el efecto Doppler no se limita solo a este conocido ejemplo.

En el campo de la astronomía, este efecto permitió descubrir que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros, ya que su luz nos llega desplazada hacia el color rojo.

Otra aplicación sorprendente del efecto Doppler se encuentra en la medicina, ya que gracias a este, los médicos pueden evaluar si la sangre fluye con una velocidad y flujos adecuados en nuestro organismo. Esto es posible gracias a un aparato que genera ondas de ultrasonido que rebotan en la sangre de modo que si esta se mueve hacia el dispositivo, la frecuencia de las ondas aumenta, y si se aleja, la frecuencia disminuye.

Aplicación en el aula

Para visualizar el efecto Doppler de manera sencilla y práctica, proponemos un experimento utilizando un muelle de juguete y una aplicación de metrónomo.

Coloca el resorte sobre la mesa asegurándote de que uno de sus extremos quede fijo y puedas extender el juguete cómodamente sin tensión excesiva. Configura la aplicación de metrónomo para que emita un clic regular.

Comienza la demostración explicando que en el punto fijo se encuentra el observador y tu mano, que sujeta el extremo libre del resorte representa al emisor.

Mueve el extremo libre suavemente hacia adelante y hacia atrás al ritmo del metrónomo, de modo que tus estudiantes puedan observar cómo las ondas se desplazan a lo largo del resorte.

Ahora, sin variar el ritmo con el que estás generando las ondas, mueve el extremo hacia delante. Al hacerlo, notarás que las espiras del resorte se comprimen, lo que representa un aumento en la frecuencia de las ondas, similar a lo que sucede cuando un objeto emisor de sonido se acerca a un observador.

Luego, mueve el extremo hacia atrás, alejándolo del observador, y observa cómo las espiras del resorte se expanden, simulando una disminución en la frecuencia de las ondas, tal como ocurre cuando un objeto emisor de sonido se aleja de un observador.

Al finalizar el experimento, reflexiona con el alumnado. Aprovecha la oportunidad para conectar esta experiencia con aplicaciones reales del efecto Doppler mostrando la relevancia práctica de este fenómeno físico.