O efeito Doppler é o fenômeno que ocorre quando há uma mudança aparente na frequência de uma onda sonora (ou de qualquer tipo de onda) devido ao movimento relativo entre a fonte da onda e o observador.

É um efeito facilmente percebido no cotidiano, como no som de uma sirene de ambulância que se aproxima e depois se afasta: o som parece mais agudo ao se aproximar e mais grave ao se afastar.

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Ilustração de uma ambulância em movimento, com as frentes de onda comprimidas quando se aproxima e alongadas quando se afasta do observador.

Explicação Física

Quando uma fonte de som está em movimento, ela “empurra” as frentes de onda se estiver se aproximando, fazendo com que fiquem mais próximas umas das outras. Isso equivale a um aumento da frequência percebida. Quando a fonte se afasta, as frentes de onda se “espalham”, diminuindo a frequência percebida.

Fórmulas do Efeito Doppler

1. Fonte em movimento, observador parado

• Fonte se aproximando:
  
  \[ f’ = f \cdot \frac{v}{v – v_f} \]
  
• Fonte se afastando:
  
  \[ f’ = f \cdot \frac{v}{v + v_f} \]
  

2. Observador em movimento, fonte parada

• Observador se aproximando:
  
  \[ f’ = f \cdot \frac{v + v_o}{v} \]
  
• Observador se afastando:
  
  \[ f’ = f \cdot \frac{v – v_o}{v} \]
  

3. Ambos em movimento (forma geral)

\[ f’ = f \cdot \frac{v + v_o}{v – v_f} \]

Onde:

• \( f’ \): frequência percebida;
• \( f \): frequência da fonte;
• \( v \): velocidade do som no meio (geralmente 340 m/s no ar);
• \( v_o \): velocidade do observador (positiva se se aproxima da fonte);
• \( v_f \): velocidade da fonte (positiva se se afasta do observador).

Importante: os sinais das velocidades dependem do sentido do movimento — usar com atenção!

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Um diagrama com quatro situações: fonte se aproximando, fonte se afastando, observador se aproximando, observador se afastando.

Aplicações do Efeito Doppler

• Radar de velocidade (polícia, trânsito);
• Ecocardiograma (análise do fluxo sanguíneo);
• Astronomia (análise de estrelas e galáxias — “desvio para o vermelho”);
• Climatologia (radar meteorológico).