Se você é fã de The Big Bang Theory e não perde nenhum episódio, deve se lembrar da ocasião em que Sheldon se vestiu de Efeito Doppler
para ir a uma festa à fantasia organizada pela Penny. O nerd até tentou
explicar à loirinha o que a roupa significava, dizendo que se tratava
de “uma aparente mudança na frequência de uma onda causada pelo
movimento relativo entre a fonte da onda e o observador”, mas, e você,
entendeu a explicação?
Fonte da imagem: Reprodução/Quo.es
Esse curioso efeito foi descrito pela primeira vez pelo físico
austríaco Christian Johann Doppler — daí o nome do fenômeno —, e está
relacionado com à forma como um observador estacionário percebe a
frequência de um som emitido por uma fonte em movimento. Como você sabe,
as ondas sonoras são produzidas pela vibração de um corpo, e o tom de
determinado som depende da quantidade de vezes que esse corpo vibra por
segundo.
Assim, quanto mais rápida for a vibração, mais alto — ou estridente —
será o som produzido. Ao contrário, quanto mais lenta a vibração, mais
baixo (ou grave) será o som. Porém, para entender o Efeito Doppler,
também é necessário compreender como as ondas se comportam quando a
fonte emissora se encontra em movimento.
Dessa forma, quando um objeto emitindo ondas sonoras se encontra
estático, a propagação ocorre de forma simétrica, afastando-se da fonte a
uma velocidade constante, e sem apresentar variações perceptíveis na
frequência sonora.
Fonte da imagem: Reprodução/Daniel A. Russell
No entanto, quando o objeto emitindo as ondas sonoras se desloca em
uma determinada direção, ele comprime o ar que se encontra diretamente à
sua frente. Dessa forma, as ondas sonoras emitidas por um corpo em
movimento ficam acumuladas à frente do objeto, fazendo com que a
frequência do som seja percebida como mais alta na parte anterior do que
na posterior.
Fonte da imagem: Reprodução/Daniel A. Russell
Ambulâââânciaaaaaaa...
Agora, imagine que uma ambulância está se aproximando de você.
Conforme o veículo chega mais perto, percebemos o som da sirene como
sendo mais agudo. Porém, logo depois que a ambulância passa, o tom fica
mais grave e baixo. O mesmo ocorre com os carros que passam por nós
buzinando. Esse é o Efeito Doppler!
Assim, conforme a ambulância se aproxima de um “ouvinte”, as ondas
sonoras ficam mais comprimidas na parte dianteira do veículo, provocando
um aumento na frequência sonora da sirene. E, assim que a ambulância
passa pelo observador, as ondas sonoras vão se espalhando, fazendo com
que o ouvinte perceba uma diminuição na frequência da sirene.
Aviões supersônicos
Mas e quando a fonte sonora viaja a velocidades próximas à do som, ou
seja, a 340 metros por segundo? Pense, por exemplo, em um avião
supersônico. As ondas se concentrarão no nariz da aeronave, em um mesmo
ponto, formando uma barreira de pressão que pode inclusive destruir o
avião.
Fonte da imagem: Reprodução/Daniel A. Russell
Depois que o objeto ultrapassa a barreira do som — ou a velocidade
supersônica — dentro da aeronave não se ouvirá mais nada, já que as
ondas ficarão para trás. Nem mesmo no interior da cabine será possível
ouvir o barulho do ar ou dos motores, apenas os ruídos normais
produzidos pela tripulação, já que o som das vozes dos pilotos não é
afetado pela velocidade do avião.
Porém, um observador parado perceberá um forte estrondo no exato
momento em que o avião ultrapassar essa barreira de pressão, concentrada
no nariz da aeronave. Essa manobra é proibida próximo a cidades e
edifícios, já que provoca uma forte onda de choque capaz de quebrar
vidraças e causar pequenos danos estruturais às construções.
Fonte da imagem: Reprodução/Daniel A. Russell
Curiosidades sobre o Efeito Doppler
Mas se você pensa que o Efeito Doppler serve só para explicar como é
que as sirenes das ambulâncias se tornam menos irritantes depois que
elas passam por nós ou para se transformar em fantasias engraçadas,
sentimos em informar que você está enganado! Confira:
- Existem radares meteorológicos que se baseiam no Efeito Doppler para realizar a previsão do tempo através da medição de ondas eletromagnéticas;
- Os astrônomos se baseiam nesse fenômeno para, depois de observar o desvio na frequência da luz, descobrir novos planetas e estrelas binárias, e até medir a velocidade de outros corpos celestes no cosmos;
- Os ecocardiogramas combinam o ultrassom e o Efeito Doppler para permitir que os cardiologistas possam visualizar estruturas do coração.
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