Effetto Doppler

L’effetto fu analizzato per la prima volta dall’austriaco Christian Andreas Doppler nel 1845. Esso consiste nella percezione di una frequenza diversa di un’onda sonora quando è prodotta da una sorgente S in moto rispetto ad un ricevitore R (o viceversa). In realtà il fenomeno riguarda qualsiasi tipo di onda, anche luminosa.

I primi 9 minuti del video seguente mostra sperimentalmente in che cosa consiste il fenomeno. Stai attento a non confondere l’aumento dell’intensità del suono con la variazione di frequenza. L’effetto Doppler riguarda la variazione di frequenza.

Il seguente video mostra un’animazione dell’effetto doppler e la variazione della frequenza percepita a seconda della velocità relativa tra sorgente e ricevitore

Il BOOM degli aerei al raggiungimento della velocità del suono è dovuto all’arrivo simultaneo di tanti fronti d’onde. L’effetto può produrre anche dei danni al suolo.

Trattazione matematica

E’ possibile mettere in relazione la frequenza della sorgente $f$, la frequenza percepita dal ricevitore $f’$, la velocità del suono $v$, la velocità della sorgente $v_s$, e la velocità del ricevitore $v_r$. L’effetto è diverso a seconda se a muoversi è la sorgente o l’osservatore.

sorgente in moto, osservatore fermo

La sorgente si avvicina all’osservatore:

$$ f’ = \frac {v}{v-v_s} f$$

La sorgente si allontana dall’osservatore:

$$ f’ = \frac {v}{v+v_s} f$$

La formula che comprende i due casi è la

$$ f’ = \frac {v}{v \pm v_s} f$$

sorgente ferma, osservatore in moto

In questo caso la relazione generale è

$$ f’ = \frac {v \pm v_r}{v} f$$

sorgente e ricevitore in moto

$$ f’ = \frac {v \pm v_r}{v \pm v_s} f$$

Effetto Doppler in medicina

L’effetto è usato in congiunzione degli ultrasuoni per misurare la velocità a cui scorre il sangue. Questo video ne mostra il principio di funzionamento.

e qui trovate altri dettagli