FICHA C5-P03
Fuera de NM

El observador que se acerca a la sirena

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TipoPrincipal Dificultad Puntos6 pts Tiempo máx.11 min Media6 min Si no sabes la teoría+15 min Origen preguntaRedactado Verificación soluciónPropia sin verificar Completado con IA
Material necesario — Cuadernillo de datos: sí — fórmula aproximada del efecto Doppler, Tema C.5.
Prerrequisitos
  • Hasta ahora (C5-P01, C5-P02) la FUENTE se movía y el observador estaba quieto. Aquí es al revés: la fuente está quieta y es el OBSERVADOR quien se mueve
  • El mecanismo físico es distinto: si la fuente se mueve, comprime o expande las crestas de onda en el espacio; si el observador se mueve, es él quien atraviesa las crestas a un ritmo distinto del que tendría si estuviera quieto — pero para rapideces pequeñas, la fórmula aproximada tiene la misma forma
  • Para rapideces del observador vo mucho menores que la rapidez de la onda v (vo << v), el cambio de frecuencia se aproxima como Δf ≈ f0·(vo/v), y se SUMA a f0 si el observador se acerca a la fuente

Una sirena estacionaria de fábrica emite sonido de frecuencia f0. Un observador se acerca a la sirena en línea recta, en bicicleta, con una rapidez vo mucho menor que la rapidez del sonido v. f0 = 500 Hz vo = 20 m s⁻¹ v (sonido) = 340 m s⁻¹

a Explica, en términos del movimiento relativo del observador respecto a las crestas de onda, por qué el observador percibe una frecuencia distinta de f0. [2]
b Calcula el cambio de frecuencia Δf. [2]
c Indica si la frecuencia percibida por el observador es mayor o menor que f0, y calcula su valor. [2]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Efecto Doppler con observador en movimiento: al acercarse a una fuente estacionaria, el observador atraviesa las crestas de onda a un ritmo mayor que en reposo, percibiendo una frecuencia mayor que f0.
  • Fórmula aproximada (vo << v): Δf ≈ f0·(vo/v). — Cuadernillo de datos, Tema C.5. Misma forma que para fuente en movimiento, sustituyendo vs por vo.
  • El signo de Δf depende del sentido del movimiento relativo: se SUMA si observador y fuente se acercan, se RESTA si se alejan — igual que en el caso de fuente móvil de C5-P01/C5-P02.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic C.5 Doppler effect, observador en movimiento.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema C.5, fórmula aproximada del efecto Doppler.
Vídeo — ↗ — «»
Apartado a) — Al moverse hacia la fuente, el observador atraviesa las crestas de onda a un ritmo mayor que en reposo, así que percibe más crestas por segundo — una frecuencia mayor que f0.
Apartado b) — Δf ≈ f0·(vo/v) = 500 × (20/340) ≈ 29 Hz.
Apartado c) — El observador se acerca, así que la frecuencia percibida es mayor: f = 500 + 29 = 529 Hz.
Variantes de este problema

Problemas de prueba generados a partir de esta ficha — mismo prerrequisito y habilidad, enunciado distinto. Sirven para comprobar si lo que marcaste aquí está realmente dominado.