Trabalho Grupo- Efeito Doppler

Módulo: Sociedade, Tecnologia e Ciência _ 5
Efeito Doppler
Curso EFA/NS Técnico/a de Contabilidade
Elaborado por:
Sónia Pais Nr.º 17
Elsa Vieira Nr.º 22
08/03/10
O que são ondas electromagnéticas?
Onda electromagnética é uma combinação de um campo eléctrico e um campo magnético, que se
propagam numa mesma direcção porém em planos ortogonais. É do nosso conhecimento que uma variação no
campo magnético incute um campo eléctrico e vice-versa, portanto numa onda electromagnética o campo
eléctrico é gerado pelo campo magnético que por sua vez é gerado pelo campo eléctrico, ambos se nutrindo num
arranjo perfeito, conforme a figura:
Figura 1 – combinação de campo eléctrico e campo magnético
As ondas electromagnéticas transportam energia, um exemplo disso é a radiação solar, se ficarmos muito
tempo expostos conseguimos perceber claramente a sua energia.
Todas as ondas electromagnéticas se propagam, no vácuo, com a velocidade da luz, ou seja, cerca de
300.000 km/s e na superfície terrestre com uma velocidade muito próxima a esta, as comunicações com satélites,
ondas de telemóvel e a luz dão-se através de ondas electromagnéticas.
As ondas electromagnéticas estão presentes na televisão, na rádio, na luz visível, raio x e no microondas,
mesmo que não possam ser vistas estão ali, desempenhando o seu papel.
É importante tomar consciência de como estamos imersos em ondas electromagnéticas.
Começando pelo Sol, a maior e mais importante fonte para todos os seres vivos, cuja vida depende do
calor e da luz recebidos através de ondas electromagnéticas.
Figura 2 – várias ondas electromagnéticas
Exemplos de ondas electromagnéticas:
Figura 3 - uma antena de uma estação de rádio
Figura 4 - A velocidade de propagação de uma onda eletromagnética depende do meio em que ela se propaga.
O que é o efeito Doppler?
Esse efeito consiste na diferença de frequências sonoras que é captada por um observador, que pode estar
em repouso ou não, e essa diferença de frequências é percebida pela sensação auditiva de agudos e graves.
Antes de entendermos o efeito Doppler, precisamos entender primeiro o que determina um som ser grave
ou agudo. A grandeza física responsável por tal diferença é a frequência da onda sonora.
O ouvido humano é capaz de perceber frequências que vão de 20Hz até 20Khz. As frequências mais
baixas são percebidas como um som grave e as frequências maiores como um som agudo.
No caso do efeito Doppler é possível perceber que, quando a fonte sonora se aproxima de um observador,
ele perceberá o som emitido pela fonte mais agudo e quando a fonte se afasta, o mesmo observador perceberá um
som mais grave.
Para dar uma ideia do que é esse efeito descreveremos uma experiência semelhante à que foi realizada
originalmente pelo próprio Doppler.
Mas, que acontece se o carro não estiver parado e se aproximar de você com uma velocidade v de uns 120
km/h? Iremos ouvir a buzina com uma tonalidade mais aguda, correspondente à nota MI, que tem uma frequência
f ' de 320 ciclos por segundo.
Se o carro se estiver afastando de nós com a mesma velocidade, ouviremos um som mais grave,
correspondente à nota DO, que tem frequência f ' igual a 256 ciclos/segundo.
Um resultado semelhante seria obtido se a fonte do som estivesse parada e estivéssemo-nos aproximar ou
a afastar dela com boa velocidade.
Suponha que um carro está parado a uns 200 metros de si e o motorista toca a buzina continuamente.
Digamos que o som da buzina tem uma tonalidade única, correspondente à nota RE, com frequência f =
288 ciclos por segundo. Esta é uma simplificação, é claro, pois as buzinas normais são mais agudas e quase
nunca são de uma nota só.
Nesse caso, portanto, irá ouvir um som constante (e irritante) com a tonalidade de RE.
Aplicações do efeito Doppler
Muito frequente no nosso dia-a-dia, esse efeito permite medir a velocidade de objectos através da reflexão
de ondas que são emitidas pelo próprio aparelho que faz a medição, como, por exemplo, os radares, os quais se
baseam na radiofrequência ou mesmo em laser que utilizam frequência luminosa. Na astronomia permite medir a
velocidade relativa das estrelas e na medicina esse efeito é utilizado para medir e saber a direção do fluxo
sanguíneo.
O aproveitamento do Efeito Doppler em ondas ultra-sônicas propagando-se através dos tecidos
biológicos é a base de uma série de técnicas para estudo, de forma não invasiva, das estruturas móveis do interior
do corpo humano.
Neste capítulo abordamos os conceitos e particularidades da técnica não-invasiva de medição de fluxo
sanguíneo em artérias intra-crânianos, particularmente o Polígno de Willis, através do uso de Doppler ultrasônico pulsado, conhecida como Doppler Ultra-sónico Transcraniano (TCD - Transcranial Doppler).
Uma das aplicações do Efeito Doppler em medicina é a medição de fluxo sanguíneo através do desvio da
frequência de um sinal ultra-sônico emitido por um cristal e refletido pelas partículas móveis do sangue, por
exemplo, as hemáceas.
Na forma convencional, o sinal reflectido é captado por um segundo cristal montado ao lado do
transmissor, e encapsulados juntos. Este conjunto recebe o nome de transdutor (ou sonda) ultra-sónico e está
normalmente conectado através de cabos elétricos a um equipamento eletrônico. Este é responsável por excitar o
cristal transmissor em uma frequência definida, receber o sinal captado pelo segundo cristal, calcular o desvio de
frequência, e com isto a velocidade das partículas do sangue.
Neste processo, quando as partículas recebem o sinal de ultra-som, absorvem parte deste e vibram na
frequência que sentem efetivamente o sinal (frequência desviada). Simultaneamente, elas passam a funcionar
como fontes móveis de ultra-som, emitindo sinal em todas as direcções. Isto corresponde na realidade ao efeito
de espalhamento. O sinal reemitido é então captado pelo cristal receptor.
Figura 2. Princípio do Doppler Pulsátil. (a) Um transdutor ultra-sônico emite um
feixe a um refletor a distância L. (b) Eventos com tempo como abscissa. (c) e (d)
Traçados representando sinais internos no equipamento.