Efeito Doppler

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Efeito Doppler Discentes: Heitor Gabriel, Lásaro Alves, Thales Russeau, Victor Hummel, Luis Eduardo

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Slide do 2º do ensino médio para explicar o efeito doppler

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Efeito DopplerDiscentes: Heitor Gabriel, Lásaro Alves, Thales Russeau, Victor Hummel, Luis Eduardo

Efeito Doppler• Sumário

1. Christian Doppler2. O efeito Doppler3. Características4. O engano de Doppler5. O Efeito Doppler e a expansão do Universo• Exemplificação

Christian Doppler

Christian Doppler

• Christian Doppler nasceu em 29 de Novembro de 1803, na cidade de Salzburg, na Áustria.  Era filho de Johann e Theresa Doppler.

• Pertencente a uma família de padeiros renomados, estabelecidos desde 1964.

• Sua fragilidade física o impediu de trabalhar na empresa de seu pai. Assim sendo, foi determinado que o jovem Doppler haveria de ter uma forte vida estudantil

Christian Doppler

• Fez o curso primário em Salzburgo, e o secundário em Linz, onde ficou evidente o talento de Doppler para Matemática.

• Aos 19 anos, Christian estudou Física e Matemática no Instituto Politécnico de Viena (hoje Universidade Técnica de Viena), graduando-se aos 21 anos de idade, em 1825.

• Concluiu os estudos em 1829, tornando-se assistente de Adam vom Burg, professor de Matemática Avançada e Mecânica da Universidade.

Christian Doppler

• Os anos que se seguiram a partir de 1833 foram árduos para Doppler, que teve de se sustentar com poucos recursos, chegando a quase desistir de sua vida acadêmica.

• Conseguiu o emprego de professora, na cidade de praga. Ainda assim, teve de trabalhar muitas horas em ambientes inóspitos. Especula-se que chegou a contrair tuberculose durante esse período.

• Após isso, obteve melhores condições de trabalho, chegando a se casar com Mathilda Sturmand, com ela tendo cinco filhos, duas meninas e três meninos.

Christian Doppler

• Na reunião da Sociedade Acadêmica da Boêmia realizada em Praga, 1842, ele apresentou o trabalho Über das farbige Licht der Doppelsterne (Sobre a cor da luz das estrelas duplas), no qual anunciava a descoberta do efeito que leva o seu nome.

• Com os anos que se sucederam, Doppler prosseguiu com seus avanços acadêmicos, chegando a aperfeiçoar seus trabalhos acerca do efeito Doppler. Foi à Eslováquia e em pouco tempo retornou à Áustria. Chegou a ser nomeado professor de Física Experimental na Real Imperial Universidade de Viena.

• Acometido por tuberculose, Doppler foi à Veneza, com esperança de recuperar sua saúde. Quando, de fato, sua saúde estava deteriora, sua mulher, Mathilda, viajou para Veneza a fim de acompanhá-lo no final da jornada de seu marido. Christian Doppler morreu na manhã de 17 de março de 1853, na companhia de sua mulher.

O efeito Doppler

O efeito Doppler

• O efeito Doppler é a alteração da frequência percebida pelo observador em virtude do movimento relativo de aproximação ou afastamento entre a fonte e o observador.

• Para bem exemplificar, imagine a seguinte situação: um ouvinte está em repouso enquanto uma ambulância com a sirene ligada vem ao seu encontro.

• Quanto mais a ambulância se aproxima, o ouvinte é capaz de ouvir um som mais agudo, ou seja, uma onda de maior frequência. Ao passar pelo ouvinte, este último que ficou para trás tende a ouvir o som da sirene de forma mais grave, ou seja, uma onda de menor frequência.

O efeito Doppler

• O Efeito Doppler é utilizado para medir a velocidade de objetos através de ondas que são emitidas por aparelhos baseados em radiofrequência ou lasers como, por exemplo, os radares.

• Na astronomia, é utilizado para medir a velocidade relativa das estrelas e outros objetos celestes em relação ao planeta Terra.

• Na medicina o efeito Doppler é utilizado nos exames de ecocardiograma para medir a direção e a velocidade do fluxo sanguíneo ou do tecido cardíaco.

O efeito Doppler

• Apesar de exemplificado pela sirene ligada de uma ambulância, o efeito Doppler não é característico apenas das ondas sonoras. É um fenômeno perceptível em qualquer propagação ondulatória, ou seja, visível em qualquer tipo de onda.

• Sendo utilizado na astronomia para medir a velocidade e deslocamento de estrelas e galáxias, o efeito Doppler tende a possibilitar alterações na frequência do espectro luminoso, conhecidos como desvio para o vermelho (redshift) e desvio para o azul (blueshift).

O efeito Doppler

Características

Características

• No efeito Doppler ocorre a percepção de uma frequência relativa, que é diferente da frequência de emissão da onda.

• Ondas emitidas por objetos estáticos se propagam em todas as direções de maneira uniforme. Seu comprimento de onda é :

sendo β uma constante que define o meio pelo qual a onda se propaga, chamada constante de fase.

Características

• Quando a fonte das ondas está se movendo na direção do observador, cada crista de onda sucessiva será emitida de uma posição mais próxima do observador do que a última.

• Cada onda leva um pouco menos de tempo para alcançar o observador do que a última, e assim, há um aumento na frequência com que estas ondas atingem o observador.

• Se a fonte se afasta do observador, cada onda é emitida de uma posição um pouco mais distante, fazendo com que o tempo entre as chegadas de duas ondas consecutivas aumenta, diminuindo sua frequência.

Características

Fórmula geral  para os casos onde a fonte se desloque e o observador fique parado (sendo o sinal negativo utilizado no caso onde a fonte se aproxima e positivo no caso em que a fonte se afasta.)

Fórmula geral do efeito Doppler, no caso em que a fonte e o observador se movimentam ou não. Quando ambos se aproximam, Vo é positiva e Vf é negativa. Quando o observador e a fonte se afastam, o oposto é válido.

O engano de Doppler

O engano de Doppler

• Christian Doppler apresentou seu artigo acerca do efeito Doppler em 1842, tendo sua ideia sido comprovada em 1845, por Buys Ballot, com a ajuda de alguns moradores da cidade de Ultrecht, alguns trompetistas e um trem.

• Doppler cometeu um engano em seu artigo que tinha como título Sobre a cor da luz das estrelas duplas e de outras coisas no céu. Considerou a cor das estrelas em função do deslocamento.

• Uma estrela que se afastasse de nós deveria ser avermelhada pois a luz emitida por ela seria deslocada para menores frequências (lado vermelho do espectro visível).

O engano de Doppler

• Isso, na verdade, não se dá por dois motivos: o espectro da luz de uma estrela se estende muito além da faixa visível. Mesmo que esse espectro fosse deslocado, a luz ultravioleta emitida pela estrela seria deslocada para a faixa visível, ocupando o lugar da faixa azul que se deslocou na direção de menores frequências. No fim, a luz visível emitida continuaria tendo componentes de todas as cores e seria ainda branca.

• Além disso, para haver um deslocamento apreciável no espectro a velocidade relativa da estrela deveria ser muito grande, próxima da velocidade da luz, a qual não foi abrangida por Doppler

O engano de Doppler

• Assim mesmo, Doppler estava correto em supor que há um deslocamento do espectro. Hoje se sabe que galáxias distantes estão se afastando com tremendas velocidades e, por causa do efeito Doppler, o espectro da luz que elas enviam e chega até nós é deslocado para frequências mais baixas.

• É o que se chama deslocamento para o vermelho. Quem primeiro observou isso foi o astrofísico americano Edwin Hubble em 1929.

O Efeito Doppler e a expansão do Universo

O efeito Doppler e a expansão do Universo• Foi descoberto pelo astrofísico norte-americano

Edwin Hubble, em 1929, que praticamente todas as galáxias estão se afastando da Via Láctea.

• Essa descoberta é possível graças ao efeito Doppler, que foi utilizado por Hubble para explicar o que, de fato, ocorre.

• Se a velocidade com que a galáxia se afasta for realmente grande, a luz que ela envia e chega até nós terá um desvio para frequências mais baixas, do mesmo modo que o som de uma buzina se afastando fica mais grave.

O efeito Doppler e a expansão do Universo• O que realmente está ocorrendo a todo instante é

a expansão do Universo, o mesmo que um dia, segundo a Teoria do Big Bang, chegou a ser um ponto altamente denso e quente.

• Essa teoria, até pouco tempo atrás, era muito questionada. Com os avanços científicos oriundos do passar do tempo, várias comprovações científicas acerca dela foram registradas.

• Edwin Hubble foi homenageado com seu nome batizando o satélite que comprova a expansão universal. Em seu canto, Doppler se mostrou realmente correto.

Exemplificação

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