Contextualización

El Efecto Doppler, descubierto y explicado por el físico austriaco Christian Doppler, es un fenómeno que ocurre cuando un observador está en movimiento en relación a una fuente de ondas. Este efecto se percibe fácilmente cuando una ambulancia con la sirena encendida pasa cerca de nosotros. Cuando la ambulancia se acerca, el sonido parece más agudo, y cuando se aleja, el sonido parece más grave. Esto sucede porque la velocidad de las ondas sonoras es constante, entonces cuando la fuente se mueve en relación al observador, la frecuencia de las ondas percibida por el observador cambia. Esta es la base del Efecto Doppler.

La aplicación más notable del efecto Doppler en la ciencia es en astronomía. El "redshift" o "desplazamiento hacia el rojo" es un fenómeno que ocurre cuando la luz de un objeto que se está alejando de nosotros se desplaza hacia el extremo rojo del espectro de luz. Esto es una aplicación directa del Efecto Doppler y fue una de las principales evidencias para la teoría del Big Bang. Además, el efecto Doppler también se utiliza en radar, sonar, velocímetros, medicina, entre otras áreas.

Sugerimos como referencias para estudios:

1. Khan Academy - Efecto Doppler: Aquí encontrarás videos explicativos y ejercicios sobre el tema
2. Brasil Escola - Efecto Doppler: Tiene textos y ejercicios sobre el Efecto Doppler.
3. YouTube - Canal Ciencia Todo Día, ¿Por qué la sirena cambia el sonido?: Explicación del efecto Doppler a través de un ejemplo cotidiano.

El objetivo de este proyecto es entender y demostrar en la práctica el Efecto Doppler. Para ello, se realizarán algunas actividades experimentales. Los resultados de estas actividades se utilizarán en el cálculo de la frecuencia aparente y de la velocidad de cuerpos que emiten sonidos o luz.

Actividad Práctica: "Simulando el Efecto Doppler"

Objetivo del Proyecto

El objetivo de esta actividad es que los alumnos sean capaces de contextualizar, entender y demostrar en la práctica el Efecto Doppler y sus aplicaciones, a través de experimentos, cálculos y análisis. Además, los alumnos deberán trabajar en equipo para planificar, ejecutar y analizar los resultados obtenidos.

Descripción del Proyecto

En este proyecto, los alumnos simularán el Efecto Doppler utilizando una fuente sonora móvil y un observador fijo, y viceversa. Además, realizarán análisis y cálculos basados en los resultados obtenidos, y estudiarán aplicaciones del Efecto Doppler en áreas como astronomía y medicina, integrando así conocimientos de física y biología.

Materiales Necesarios

1. Smartphone con una aplicación generadora de sonido (se puede descargar gratuitamente en Play Store o App Store).
2. Computadora con software para análisis de frecuencia sonora (hay diversas opciones gratuitas disponibles en línea).
3. Cinta métrica o metro.
4. Cuaderno o hojas de papel para anotación de los datos y cálculos.

Paso a Paso

1. Formen grupos de 3 a 5 alumnos. Este proyecto debe realizarse en grupo para fomentar el trabajo en equipo.

2. Con la aplicación generadora de sonido, ajuste para emitir un sonido de frecuencia constante.

3. Haga que el smartphone se mueva en línea recta hacia la computadora (representando al observador), a una velocidad constante, aproximada y medida.

4. Capture el sonido emitido con el software de análisis de frecuencia sonora en la computadora.

5. Realice el mismo experimento, pero esta vez con la computadora moviéndose hacia el smartphone que está parado.

6. Repita el mismo proceso, pero esta vez con el smartphone y la computadora alejándose uno del otro.

7. Anote las frecuencias observadas en cada caso y use la ecuación del efecto Doppler para calcular las velocidades y comparar con las velocidades reales.

8. Investigue sobre aplicaciones del efecto Doppler en Astronomía (redshift y blueshift) y en medicina (ultrasonografía Doppler).

Entrega del Proyecto y Redacción del Documento

El trabajo realizado en la práctica debe ser reportado en forma de un informe que contenga los siguientes temas:

1. Introducción: incluir una breve explicación sobre el efecto Doppler, su importancia y aplicaciones prácticas.
2. Desarrollo: explicitar la teoría detrás del Efecto Doppler, explicar en detalle cómo se realizaron los experimentos, la metodología utilizada y los resultados obtenidos. Aquí, también es importante discutir las aplicaciones del Efecto Doppler en Astronomía y en Medicina.
3. Conclusión: retomar los puntos principales del trabajo, los aprendizajes obtenidos y las conclusiones sacadas sobre el proyecto.
4. Bibliografía: indicar las fuentes consultadas para la realización del proyecto (libros, sitios web, vídeos, etc.).

Este informe debe ser entregado junto con la demostración de la actividad práctica. Además, los alumnos deben estar preparados para presentar su proyecto a la clase, explicando los objetivos, la metodología, los resultados obtenidos y las conclusiones.