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26 de junio de 2008

Ambulancias y Universo. Efecto Doppler (I): el sonido de las sirenas

Hay algo que tienen en común las ambulancias y el Universo. No voy a mantener la intriga porque en el título del post está la respuesta. Es el efecto Doppler.

En las ambulancias (y cualquier otro vehículo) este efecto es más conocido. Es el que causa que cuando una ambulancia se acerca, su sirena nos suena más aguda que cuando se aleja. Para explicar a qué se debe esto, antes hay que aclarar qué es el sonido.

El sonido es una onda que se transmite por el aire o por cualquier otro material. Se llama por tanto onda mecánica u onda material. Es necesario el material, si no hay material, no hay sonido. Es por ello que la gran mayoría de películas del espacio cometen un gran error ("2001: Odisea en el Espacio" no lo comete), que es que en el espacio no hay aire ni nada que pueda transmitir sonido, por tanto, no se oiría nada, por muy gorda que fuera la explosión de la nave de turno.

Volviendo a las ondas, una onda es una perturbación en un medio. Es lo que pasa en el agua cuando tiramos un objeto, que aparecen unos círculo que se van haciendo cada vez más grandes. Eso es la onda propagándose.

Sin embargo, no son iguales las ondas del agua que las del aire con el sonido. La piedra que tiramos perturba el agua de arriba a abajo, pero la onda se propaga hacia los lados, perpendicularmente (onda transversal). En el sonido, la perturbación y la propagación tienen la misma dirección (onda longitudinal). Es como un muelle que estiramos y soltamos. Empieza a oscilar en la misma dirección que hemos estirado (perturbado). El sonido en el aire va por ondas de presión. Cuando generamos sonido, al hablar por ejemplo, hacemos que la presión del aire varíe de forma cíclica (en un mismo punto la presión aumenta hasta un máximo, luego empieza a disminuir y luego vuelve a aumentar, repitiendo ese ciclo mientras dure el sonido). Esas diferencias de presión se van transmitiendo hasta llegar a nuestro tímpano, que las registra y genera una señal que manda al cerebro para que interprete.

Una de las magnitudes propias de las ondas es la frecuencia, que es el número de repeticiones por segundo. Por ejemplo, en el caso de la piedra y el agua, la frecuencia sería las veces que el agua de un punto en concreto de la superficie sube y baja dividido por el tiempo que estamos contando. En el caso del sonido, sería las veces que el aire cambia de presión como se ha descrito antes partido el tiempo. La frecuencia es lo que mide cómo de agudo o grave es el sonido. A mayor frecuencia, más agudo, y a menor frecuencia, más grave.

Otra magnitud muy relacionada con la frecuencia es la longitud de onda, que es la distancia que hay entre dos crestas (en el caso del sonido, las crestas son donde la presión es mayor).

Otra magnitud imporante, aunque ahora no nos interesa, es la amplitud, que es lo que determina el volumen de sonido. En nuestro caso particular, tiene relación con la diferencia que hay entre la presion máxima y la mínima. Cuanto mayor sea, más volumen, y vicecersa.

Ya entrando en el efecto Doppler, este es la variación de frecuencia que se produce entre la onda que se emite y la onda que se recibe, debido a que el emisor se esté moviendo respecto al receptor. Para entender por qué se produce esto, mirad estas imágenes.


El emisor emite siempre con las misma frecuencias (y por tanto misma longitud de onda). En este caso, el camión está parado respecto al hombrecillo de la imagen. Entonces el sonido que le llega tiene la misma longitud de onda (y por tanto frecuencia) que el que emite el camión, por lo que no hay variación en el tono. Ahora veamos que pasa si el camión se está moviendo.


Cuando el camión emite una cresta (la cresta es la mayor presión, valle es la menor presión), no lo hace desde el mismo sitio que la anterior, sino un poco más delante, por lo que hay menos distancia entre unas crestas y otras, es decir, menor longitud de onda, y por tanto más frecuencia, lo que se traduce en que nuestro hombrecillo recibe un tono más agudo. Cuando el camión se aleja, sucede justo lo contrario. Las crestas están más separadas, mayor longitud de onda, menor frecuencia y un tono más grave.

Por supuesto, esto no sólo pasa con las sirenas de las ambulancias o de camiones de bomberos, sino con todo el sonido. Si pasa un coche por la calle tocando el caxon lo notaréis, o si véis una carrera de Fórmula 1, también.

Doppler, tras desarrollar las fórmulas para explicar el fenómeno, diseñó un experimento para comprobarlo realmente peculiar, con un montón de trompetistas montados en un vagón de tren que iba y venía. Pero para no enrollarme más, mejor que lo leáis en Curioso pero Inútil.

Ahora que ya sabéis lo que es el efecto Doppler, os dejo pensando qué tiene que ver esto con el Universo, y más particularmente con las galaxias que nos rodean y su luz (esto es un pista). En la próxima entrada os respondo.

Actualización: la respuesta.
24 de junio de 2008

De vuelta

Bueno, esta mañana he hecho mi última examen, así que el blog vuelve a la normalidad. Mientras escribo la próxima entrada (¿qué tienen en común las ambulancias y la expansión del Universo? pronto lo sabréis), os dejo algunas noticias y cosas que leer.

La noticia científica de la semana (pasada) es que se ha descubierto hielo de agua en Marte [1][2][3], cerca de su polo norte. Este era uno de los objetivos de la sonda Phoenix, lanzada en Agosto de 2007, y parece que lo ha cumplido.

En el Tamiz se ha publicado la segunda entrada sobre el efecto invernadero (primera entrada), en la que explican por qué efecto invernadero y calentamiento global no es lo mismo, y por qué el efecto invernadero no es malo.

Hace unos días se publicó en un periódico un artículo sobre el número pi. En Gaussianos nos explican los numerosos errores que tiene el artículo.

Por último, varios documentos audiovisuales. En un programa de Redes, Paul Steinhardt (inglés) nos habla de su teoría sobre el origen del universo. El propio presentador del programa, Eduard Punset, superó hace poco un cáncer de pulmón. En otra emisión Punset dialoga con el médico que le trató (Rafael Rosell) sobre esta enfermedad. Cambiando de programa, pasamos a tres14, el programa sobre ciencia de los domingos por la tarde en La 2. En su última emisión (22 de Junio) hablaron sobre física cuántica con Juan Ignacio Cirac. Ya me contaréis qué tal está, porque yo al menos no consigo verlo entero (se cort al poco de empezar).

Bueno, os dejo hasta la próxima entrada.
4 de junio de 2008

The Big Bang Theory

Como faltan 15 días para mi siguiente examen, y hoy he hecho uno, es día de descanso. Una entrada de verdad lleva tiempo (aunque parezca que no) así que vengo a dejaros algo para que os entretengáis hasta la vuelta de verdad.

Hace unos meses encontré una serie llamada The Big Bang Theory que realmente me gustó mucho. Seguramente sea por los protagonistas y la temática.


Se trata de una sitcom estadounidense con dos físicos (Leonard, físico experimental y Sheldon, teórico de cuerdas) que viven juntos como protagonistas. La serie comienza con la llegada de una nueva vecina, Penny, la típica rubia tonta, de la que Leonard se enamora. Completan el reparto dos amigos de los protagonistas, Howard (ingeniero) y Raj (astrofísico).

De los personajes los que más me gustan son Sheldon, Howard y Raj. Sheldon es un superdotado (entró en la universidad con 15 años) incapaz de comprender las relaciones sociales y en general nada que no tenga que ver con lo que tiene escrito en su pizarra y el ordenador. Howard es el típico ligón incansable que no tiene ningún éxito con las mujeres, por mucho que lo intente. Raj es hindú y es lo contrario a Howard, es completamente incapaz de pronunciar una palabra delante de una mujer, y si cualquiera se le acerca, se pone nervioso hasta el punto de salir huyendo.

Muchos de los chistes y bromas son con base científica (pollos esféricos en el vacío, y ya sabéis cómo gusta en Física las cosas esféricas en el vacío) o friki (por ejemplo, uno de sus juegos favoritos es el Boggle que consiste en formar palabras a partir de unas letras dada aleatoriamente, tipo Scrabble, pero en Klingon; en una escena intentan averiguar si Sheldon es un robot esudiando si cumple las Tres Leyes de la Robótica), y eso es lo que la hace diferente y que me encanta, porque ¡entiendo muchos de los chistes!

Otra cosa que también me gusta muchísimo es la canción de la presentación, a cargo de Barenaked Ladies.

Resumiendo, que os la recomiendo. De momento hay 17 capítulos (la primera temporada) y sólo está en inglés, pero hay subtítulos disponibles. Supongo que no os tengo que explicar cómo conseguir los capítulos, ¿no?

Espero que os guste y os entretengáis hasta que vuelva.

P.D.: Dudaba si poner esta entrada aquí o en mi otro blog, pero como si os reís con muchos de los chistes, seguramente leáis este blog antes que el otro, he decidido ponerlo aquí.
2 de junio de 2008

Estado actual de Físicamente

Llega Junio, el mes de exámenes y por tanto de estudio. Hasta finales de este mes (mi último examen es el día 24) no creo que veáis entradas nuevas. Espero que lo comprendáis.

Por otra parte, como podéis ver en la columna lateral izquierda, he eliminado la etiqueta 'nofollow' de los comentarios y backlinks. Esta etiqueta, que viene por defecto, impide que los links cuenten para Google a la hora de calcular el Page Rank de las páginas y su posicionamiento en las búsquedas. Esto se creó para evitar el spam, pero como este blog no lo conoce nadie, no creo que venga mucha gente a hacer spam. Además, en otros blogs con esta etiqueta sigue habiendo spam, así que no sé hasta que punto es útil.

Ahora los links que haya en los comentarios contarán para mejorar la posición en los buscadores de vuestros blogs o las páginas que enlaceis. Si los comentario se llenan de spam, me replantearía todo el asunto, claro, pero no creo que ocurra. Por supuesto, todo comentario que sea spam lo borraré sin previo aviso.

También he añadido la opción de realizar búsquedas en el blog (buscadla en la parte de arriba de la columna de la izquierda), para que encontréis todo más fácilmente. Si da problemas, avisad.

Creo que de momento esto es todo. Hasta finales de mes.

ACTUALIZACIÓN: Pues resulta que sí está el nofollow activado. No lo entiendo, ya he hecho lo que se supone que hay que hacer para desactivarlo.