Estudio del efecto Doppler utilizando teléfonos inteligentes

Abstract

En este artículo estudiamos cuantitativamente las características básicas del efecto Doppler usando un péndulo cuyo bulbo está constituido por dos teléfonos inteligentes (smartphones). Uno de los teléfonos se usa para la medición de la velocidad angular y la emisión de una señal sonora de una frecuencia fija (monocromática) y el otro teléfono se emplea para grabar la señal de audio desde un sistema solidario al emisor. Un micrófono fijo, en el lugar más bajo de la trayectoria del péndulo y conectado a un ordenador o PC, graba la señal sonora desde un sistema de referencia fijo al laboratorio. De este modo podemos comparar las señales de audio, medidas por dos observadores, uno en reposo y el otro en movimiento respecto de la fuente, simultáneamente. Se desarrolla un modelo teórico sencillo que permite explicar los datos observados. El experimento es de muy bajo costo, conceptualmente simple y permite mostrar algunos aspectos de la relatividad de medición en un laboratorio de enseñanza o en el hogar.

This article quantitatively studies the basic characteristics of the Doppler Effect by using a pendulum and two smartphones. The two smartphones act as the bulb of the pendulum. One of them measures the angular velocity and acts as a source for a sound signal of a fixed frequency (monochromatic signal). The second smartphone is used to record the audio signals in the source reference's frame. A microphone, connected to a personal computer, records the sound signal from a system of reference fixed to the laboratory. Thus we can compare audio signals measured by two observers, one at rest and the other one moving with respect to the source, simultaneously. It is possible to develop a simple theoretical model to explain the observed data quantitatively. The experiment is of low cost and conceptually simple. It allows us to explore some basic aspects of the theory of relative measurement in a teaching laboratory for beginners or at home.