1. Efeito Doppler é um fenômeno ondulatório caracterizado pela mudança do comprimento de onda ou da frequência de
uma onda emitida por uma fonte que se movimenta em relação a um observador.
Tópicos deste artigo
1 - O que é efeito Doppler?
2 - Quem descobriu o efeito Doppler?
3 - Efeito Doppler na medicina
4 - Efeito Doppler da luz
5 - Efeito Doppler no radar de trânsito
6 - Resumo sobre efeito Doppler
O que é efeito Doppler?
Efeito Doppler é um fenômeno físico ondulatório que ocorre quando existe aproximação ou afastamento relativo entre
uma fonte de ondas e um observador. Esse fenômeno acontece pelo fato de que a velocidade de propagação de uma
onda, seja ela qual for, depende exclusivamente do meio pelo qual essa onda propaga-se. Assim, mesmo que a fonte
das ondas ou o observador mova-se, a velocidade de propagação da onda não será alterada. No entanto, ocorrerá uma
variação no comprimento de onda e na frequência da onda captada pelo observador.
A velocidade de propagação de uma onda qualquer, seja uma onda mecânica (sonora), seja uma onda eletromagnética
(luz), guarda uma relação de proporcionalidade com seu comprimento de onda e com sua frequência de oscilação.
Observe:
v – velocidade de propagação da onda (m/s)
λ – comprimento de onda (m)
f – frequência de oscilação (Hz ou s-1)
Imagine a seguinte situação: uma ambulância com sua sirene ligada desloca-se em uma rua afastando-se de um
observador e aproximando-se de um outro observador. Observe a imagem abaixo:
Como a velocidade de propagação das ondas sonoras depende apenas do meio (nesse caso, o ar), a velocidade relativa
entre as ondas sonoras e ambos observadores será igual, tanto em relação ao observador que se afasta quanto em
relação ao observador que se aproxima da fonte das ondas. Dessa forma, para que a velocidade permaneça constante
para ambos os observadores, ocorrem mudanças no comprimento de onda (espaço necessário para a onda completar
uma oscilação) e na sua frequência. Como essas grandezas são inversamente proporcionais, pode-se dizer que:
2. O observador que vê a ambulância afastando-se ouvirá um som com maior comprimento de onda e menor frequência,
portanto, mais grave;
O observador que vê a ambulância aproximando-se ouvirá um som de maior frequência e menor comprimento de onda,
portanto, mais agudo.
A imagem acima mostra uma fonte de ondas sonoras deslocando-se e a deformação sofrida pelas frentes de onda do
som emitido.
Quem descobriu o efeito Doppler?
O efeito Doppler foi completamente descrito pelo físico austríaco Johann Christian Doppler, em 1842. A comprovação
experimental desse efeito foi feita três anos mais tarde por Buys Ballot. Para isso, Ballot realizou um curioso
experimento no qual uma banda emitia diversas notas musicais em cima de uma locomotiva em movimento. Enquanto
isso, um conjunto de observadores registravam as notas ouvidas de acordo com as diferentes velocidades de
aproximação e de afastamento do trem.
Fórmula do efeito Doppler
A fórmula geral utilizada para calcular a mudança de frequência no efeito Doppler é mostrada abaixo:
f' – frequência observada (Hz)
f0 – frequência emitida (Hz)
v – velocidade da onda no meio (m/s)
v0 – velocidade do observador (m/s)
vF – velocidade da fonte emissora das ondas (m/s)
Para utilizarmos a fórmula mostrada acima, é necessário sabermos se há afastamento entre a fonte emissora das ondas
e o observador. Para isso:
Usamos o sinal de cima tanto no numerador (+) quanto no denominador (-) se houver aproximação entre a fonte e o
observador;
Usamos o sinal de baixo tanto no numerador (-) quanto no numerador (+) se houver afastamento entre a fonte e o
observador.
3. Efeito Doppler na medicina
O efeito Doppler é utilizado na medicina em diversos exames de imagem, como no ecocardiograma. Nesse exame,
estudam-se as propriedades anatômicas do coração em busca de anomalias em seu funcionamento. Para isso, utiliza-se
uma fonte emissora de ultrassons (sons com frequência superior a 20 000 Hz). Esses sons são absorvidos, refratados e
refletidos pelos diferentes tecidos e pelo fluxo de sangue, os quais se comportam como uma fonte secundária de ondas
refletidas em movimento. Dessa forma, é possível mapear o bombeamento de sangue, observar o refluxo sanguíneo,
etc.
No ecocardiograma com Doppler, captam-se as ondas sonoras refletidas pelo sangue, que se afasta ou se aproxima da
fonte de ultrassom.
Efeito Doppler da luz
O efeito Doppler também é observado nas ondas eletromagnéticas, como a luz. Assim como no caso do som, a
velocidade da luz não depende de seu observador, somente do meio no qual ela propaga-se. Portanto:
Quando há aproximação entre a fonte de ondas eletromagnéticas e um observador, este perceberá um aumento nas
frequências observadas e uma diminuição do comprimento de onda;
Quando há afastamento entre a fonte de ondas eletromagnéticas e um observador, este perceberá uma diminuição nas
frequências observadas e um aumento do comprimento de onda.
O efeito Doppler da luz é um fenômeno largamente observado na Astronomia. A luz visível emitida pelas estrelas
distribui-se em uma estreita faixa de frequência chamada espectro visível. Quando vemos a luz emitida por estrelas de
galáxias distantes, observamos frequentemente aumentos na frequência da luz, chamados pelos astrônomos de blue-
shift, já que a luz visível tende a aproximar-se da frequência da cor azul. Nos casos em que as estrelas afastam-se da
Terra, o fenômeno é chamado de red-shift.
Quando uma estrela aproxima-se do observador em alta velocidade, seu brilho aparenta tornar-se azulado; ao afastar-
se, seu brilho fica avermelhado.
4. Efeito Doppler no radar de trânsito
Uma das aplicações do efeito Doppler é nos radares semafóricos, utilizados para medir a velocidade dos veículos
automotivos. Nesses radares, emite-se um feixe de luz cuja frequência encontra-se na faixa do infravermelho. Então,
mede-se o tempo necessário para o feixe retornar à fonte. Como a velocidade da luz é constante, é possível medir a
velocidade que a fonte secundária refletora da luz (veículo) desloca-se a cada instante, mesmo a grandes distâncias.
Os radares de infravermelho são usados para medir a velocidade instantânea dos veículos.
Resumo sobre efeito Doppler
O efeito Doppler surge sempre que há aproximação ou afastamento entre uma fonte de ondas mecânicas ou
eletromagnéticas e um observador.
No caso de aproximação, a frequência observada é maior que a frequência emitida pela fonte.
No caso de afastamento, a frequência observada é menor que a frequência emitida pela fonte."
