aplicaciones del efecto doppler

7/26/2019 Aplicaciones Del Efecto Doppler

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INDICE

CAPITULO 1_________________________________________________________1INTRODUCCION_________________________________________________________2

OBJETIVOS______________________________________________________________3

CAPITULO 2_________________________________________________________4

EFECTO DOPPLER Y ONDAS DE CHOQUE__________________________________51. Efecto Doppler_____________________________________________________________6

1.1. Definicin_____________________________________________________________6

1.. !"rco Terico_________________________________________________________7

". O#$er%"&or en 'o%i'iento ( f)ente en repo$o___________________________8

#. F)ente en 'o%i'iento ( o#$er%"&or en repo$o_________________________101.* Aplic"cione$ &el efecto Doppler________________________________________12

1.+ E,ercicio$ pr-ctico$______________________________________________________20

. On&"$ &e C/o0)e_________________________________________________________23

.1 Definicin____________________________________________________________23

. Intro&)ccin__________________________________________________________23

. !"rco Terico___________________________________________________________25

.* Aplic"cione$_____________________________________________________________30

.*.1 On&"$ &e C/o0)e en !e&icin"________________________________________32

Fr"'ent"cin &e lo$ c-lc)lo$ 'e&i"nte on&"$ &e c/o0)e_______________________33

.+ E,ercicio$ pr-ctico$______________________________________________________35

CAPITULO 3_______________________________________________________38

Concl)$ione$____________________________________________________________39

2i#lior"fi"______________________________________________________________40

CAPITULO 1

1


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INTRODUCCION

2


3/44

Es un hecho conocido que cuando un vehculo, como una ambulancia, emite

una seal de una determinada frecuencia y se encuentra en movimiento,

para el conductor de la ambulancia, la frecuencia de la seal emitida

permanece constante, mientras que para un observador exterior el sonido

posee una frecuencia variable, siendo ms agudo cuando la ambulancia se

acerca, y ms grave cuando se aleja.

Esto es una manifestacin del efecto oppler, !bauti"ado as en honor

a #hristian oppler$. Este efecto se encuentra tambi%n en el estudio de la

radiacin procedente de las galaxias, en los radares de carretera o

aeropuertos o en los ultrasonidos de los murci%lagos o delfines.

El principio general es&

'i una fuente de las ondas se acerca a un observador, la frecuencia de las

ondas que %ste mide es mayor que la que mide el emisor. En el caso ptico,

esto se denomina (corrimiento hacia el violeta) !o hacia el a"ul$.

'i la fuente se aleja del observador, %ste mide una frecuencia menor que el

emisor. Esto se denomina (corrimiento hacia el rojo)

OBJETIVOS

3
http://en.wikipedia.org/wiki/Christian_Dopplerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Christian_Doppler


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O#,eti%o Princip"l

* +nali"ar el efecto oppler* +nali"ar las ndas de #hoque

O#,eti%o E$pec3fico

* esarrollar la aplicacin del efecto oppler y dar sus usos en diferentes

ramas de estudio

* esarrollar la aplicacin de las ndas de #hoque y dar sus usos en

diferentes ramas de estudio

CAPITULO 2

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E-E# //0E1 2 3+' E #456E

1. Efecto Doppler

1.1. Definicin

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El Efecto oppler es el aumento o disminucin de la frecuencia de una onda

sonora cuando la fuente que la produce y la persona que la capta se alejan

la una de la otra o se aproximan la una a la otra.

1..Antece&ente Hi$trico

4acia 789:, el fsico, matemtico y astrnomo austriaco #hristian oppler

!78;allot

!787?*78@;$ reali" un ingenioso experimento que confirm la explicacin

dada por oppler. 6tili" un tren para transportar a trompetistasprofesionales que tocaron una sola nota en forma constante, mientras que

otro conjunto de mAsicos con muy buen odo fueron dispuestos en un punto

fijo al lado de las vas a fin de escuchar los cambios aparentes en el tono

que producan los trompetistas. >uys >allot corrobor que el sonido

detectado se agudi"aba al acercarse el tren, mientras que se haca ms

grave al alejarse, con lo que comprob el efecto oppler.

6na forma sencilla de explicar este fenmeno es imaginarnos que desde un

tren que se mueve a velocidad constante, una persona auxiliada con un

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7/44

dispositivo de cierta potencia, lan"a pelotas a un ritmo o frecuencia

constante, digamos una pelota cada tres segundos, hacia un observador que

se mantiene en una posicin fija.

#uando el tren se aproxima al observador, las pelotas tardan poco menos

de < segundos en llegar al puesto de observacin ya que al acercarse a

%ste, la distancia recorrida por las pelotas es menor. Esto hace que conforme

se acerca el tren, la frecuencia de las pelotas medida desde el punto de

observacin sea cada ve" menor a los < segundos. /or lo tanto, al receptor

le parecer ms rpido el ritmo de lan"amiento. el mismo modo, cuando el

tren se aleja, las pelotas tardan cada ve" un poco ms en llegar al

observador, ya que deben recorrer una distancia mayor, con lo que la

frecuencia de llegada que mide el receptor es mayor a < segundos, es decir

que el ritmo es cada ve" ms lento. 'i se pudiera cuantificar el cambio

decadencia o ritmo en el lan"amiento de las pelotas, el observador podra

calcular la rapide" del tren en el que se encuentra el lan"ador. /or cierto,

este principio es empleado por los radares, para medir la velocidad de los

vehculos que transitan en avenidas o carreteras.

1..!"rco Terico

'i te sitAas en una carretera y escuchas la bocina de un auto que se acerca

hacia ti notars un cambio abrupto de frecuencia cuando el auto cru"a frente

a ti. +l acercarse, la bocina suena ms aguda !mayor frecuencia$ de lo que

sera de estar el auto en reposo. +l alejarse se produce el efecto contrario&

0a frecuencia disminuye. Esto es el efecto oppler.

-igura 3B7 & Crafica representativa de cmo funciona el efecto oppler

7


8/44

#on la finalidad de anali"ar el efecto oppler para el sonido, deduciremos

una relacin entre el cambio de frecuencia y las velocidades de fuente y el

receptor relativas al medio !usualmente al aire$ por el que se propagan las

ondas sonoras. /or sencille" consideraremos en que las velocidades de la

fuente y el receptor estn a lo largo de la lnea que los une.

". O#$er%"&or en 'o%i'iento ( f)ente en repo$o

El observador somos nosotros, los que percibimos, por ejemplo, un sonido.

0a fuente es el instrumento que emite ese sonido. Dmaginemos un piano

sonando y nosotros acercndonos hacia %l. 0as ondas que emite tienen una

longitud de onda constante, pero al acercarnos, la frecuencia con la que nos

llegan aumenta.

0a relacin que hay en ambas frecuencias dependiendo de la velocidad con

la que nos acerquemos o alejemos viene dado por la siguiente formula&

#omo la longitud de

onda no vara,igualaremos

la longitud emitida con

la percibida, y

despejando

obtendremos

la ecuacin

encuadrada&

8


9/44

+umento o disminucin de la frecuencia de una onda sonora cuando la

fuente que la produce y la persona que la capta se alejan la una de la otra o

se aproximan la una a la otra.

#abe destacar que si el observador se aleja de la fuente, el signo F delnumerador se transforma en un *, por lo que la frecuencia al alejarnos de

un sonido disminuir y al acercarnos, aumentar.

9


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#. F)ente en 'o%i'iento ( o#$er%"&or en repo$o

'i la fuente se aleja respecto a nosotros, cada pulso nos llega desde ms

lejos que el anterior, por lo que la longitud de onda aumentar de esta forma&

En el caso de que la fuente se acerque, la longitud de onda disminuira, por

tanto la frecuencia aumentara y en el denominador de la frmulaencuadrada superior habra que poner un * en ve" de un F.

10


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-rmula Ceneral

Gamos a deducir una frmula general en el caso de que tanto fuente como

observador est%n en movimiento.

#ombinando todas obtenemos la ecuacin general&

El signo del numerador ser F cuando el observador se acerque a la

fuente, y * cuando se aleje. El signo del denominador ser * cuando la

fuente se acerque al observador y F cuando se aleje.

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1.* Aplic"cione$ &el efecto Doppler

1.*.1 El r"&"r

6na de sus aplicaciones ms importantes es la del radar !ver figura nB


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sonido, es una onda cuya frecuencia a la que la percibimos puede variar en

funcin del movimiento.

-igura nB9& 0as estrellas poseen tomos, su lu" nos llega con restos del espectro de cada

uno de los componentes. -ijndonos en qu% longitud de onda emite y absorbe cada tomo y

comparndolo con esas mismas emisiones y absorciones en la tierra, podemos establecer

la cantidad de efecto oppler presente y por tanto la velocidad a la que se aleja o se acerca

una estrella.En el caso que su tendencia fuese correr hacia el a"ul, querra decir que la

estrella o la galaxia que estamos observando se acercan a nosotros, en cambio, si la

frecuencia tiene tendencia a correr hacia el rojo, es el efecto inverso, se alejan de nosotros

1.*. L" A$trono'3"

ambi%n es Atil en astronoma para medir la rotacin y velocidad a la que los

astros se mueven !ver figura nB =$, y en la electrnica para compensar

desviaciones de frecuencia en las seales detectadas por los receptores de

telefona celular o de enlaces satelitales, principalmente en sistemas de

rbitas bajas.

-igura nB=& 0as galaxias en general rotan alrededor de su centro de masa. 0a radiacin

electromagn%tica emitida por cada estrella de una galaxia distante aparecer despla"ada

hacia el rojo si la estrella al rotar se aleja de la ierra. En el caso contrario aparecer

despla"ada hacia el a"ul

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1.*.* Lo$ Si$te'"$ &e 4PS

Es usado por los sistemas de C/' !Clobal /ositioning 'ystem$ conformado

por una constelacin de :9 sat%lites con alta precisin de locali"acin !ver

figura nB H$, aAn mayor para los dispositivos militares que para los ya muy

bien desarrollados y bastante extendidos dispositivos civiles.

-igura nB H& 0a distancia a un sat%lite se determina comparando el tiempo que tarda una

seal de radio, que %ste emite, en alcan"ar nuestro receptor de C/'

1.*.+ L" Ecoc"r&ior"f3"

El efecto oppler ha adquirido en los Altimos aos una extraordinaria

importancia en el estudio morfolgico y funcional cardaco tanto en sujetos

sanos como en aquellos con enfermedades cardacas. Esto se debe a que

esta t%cnica, que est basada en la emisin y recepcin de ultrasonidos !ver

figura nB?$, presenta considerables ventajas respecto a otros procedimientos

diagnsticos.

0os ultrasonidos son ondas sonoras de muy alta frecuencia que avan"an

segAn los principios de las ondas mecnicas, es decir, sufren fenmenos de

atenuacin, dispersin y reflexin !rebote$ dependiendo de las propiedades

fsicas de las estructuras que encuentran a su paso. Estas propiedades son

aprovechadas para estudiar estructuras situadas en el interior del cuerpo,

de tal manera que emitiendo un ha" de ultrasonidos sobre la superficie !por

ejemplo, del trax$, %ste se refleja al chocar con estructuras del interior que

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no puede atravesar !las estructuras cardacas$, pudiendo recogerse estas

seales a trav%s del mismo instrumento utili"ado para su emisin. 6n

aspecto esencial de esta t%cnica es que es inocua. 4asta la fecha no se

conocen efectos nocivos sobre el organismo de la aplicacin de ultrasonidos

dentro del rango de frecuencias utili"ado para el diagnstico ecogrfico.

-igura nB?& Emisin y recepcin de ultrasonidos, presenta considerables ventajas respecto a

otros procedimientos diagnsticos.

1.*.5 !e&icin"

El uso de los ultrasonidos es muy tpico en la actualidad. 'u uso durante el

embara"o es prcticamente universal dado que es inofensivo y muy fiable.

0a t%cnica del oppler est basada en un aparato que emite ultrasonidos

!sonidos cuya frecuencia es superior a los :;.;;; 4", es decir, que estn porencima del lmite de audicin humana$. #uando se sitAa un objeto frente al

aparato, los ultrasonidos chocan contra la estructura objeto de estudio y

regresan al aparato, donde un ordenador los interpreta y transforma cada

ultrasonido en un punto luminoso !ver figura nB8$. Esta operacin repetida

millones de veces, da lugar a millones de puntos luminosos que, en

conjunto, forman una imagen.

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Dmagen nB 8uando se sitAa un objeto frente al aparato, los ultrasonidos chocan contra la

estructura objeto de estudio y regresan al aparato, donde un ordenador los interpreta y

transforma cada ultrasonido en un punto luminoso

.

Garios han sido los investigadores que han usado el efecto oppler para

intentar explicar de forma cada ve" ms precisa el flujo de sangre fetal,

funciones cardiovasculares en animales sin necesidad de operar, presiones

intravasculares, etc.

tra aplicacin del efecto oppler que se usa mucho en la actualidad es que

se puede valorar el movimiento de la sangre !ver figura nB @$. ean -ranIlin,icI Ellis y onald >aIer lograron desarrollar un (flujmetro) multicanal de

trnsito*tiempo que permita detectar el flujo en un vaso sanguneo por

medio del oppler al hacer incidir una onda sonora sobre los glbulos rojos

en movimiento dentro del vaso y luego recoger la seal de eco devuelta por

esas mismas c%lulas.

-igura nB@& Ecuacin del efecto oppler para valorar el movimiento de la sangre

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#omo podemos ver en la ecuacin, el cambio de frecuencia o frecuencia

oppler detectado depender en proporcin directa de la frecuencia de onda

emitida, de la velocidad de los hemates y del coseno del ngulo entre el ha"

ultrasnico y la direccin del flujo, e inversamente de la constante de

transmisin del sonido en los tejidos que est en torno a 7=9; mJs.

Antece&ente$ Hi$trico$ en 'e&icin" &el efecto Doppler

En el ao de 7@H=, la primera aplicacin comercial de la tecnologa

oppler recibi el nombre de optone, un dispositivo que permita la

auscultacin del latido fetal.

En el ao de 7@?; onald >aIer pudo reali"ar el primer rastreo de

flujo vascular al combinar el registro del oppler con una imagen

bidimensional de ultrasonidos.

En el ao de 7@?H tambi%n se determin por primera ve" el flujo de

las arterias renales por esta t%cnica.

+ principios de los aos ochenta 4atle pudo utili"ar el oppler para

estudiar la velocidad del flujo sanguneo. 'e poda determinar elgrado de disfuncin de las vlvulas cardiacas, por un lado, y medir el

flujo y presiones intracavitarias de forma rpida y segura, por otro.

0a aplicacin de las diversas modalidades tecnolgicas permiten, por tanto,

obtener una gran cantidad de informacin de los diferentes componentes del

cora"n y los grandes vasos tanto morfolgica !ecografa en modo K,

bidimensional y, recientemente, tridimensional$ como funcional. +s, la

aplicacin del efecto oppler permite calcular la velocidad de las estructuras

en movimiento !ver figura nB 7;$ !como la sangre a su paso por las diversas

cavidades y estructuras cardiovasculares$.

-igura nB7;& 'e asigna unidades de color, dependiendo de la velocidad y direccin del flujo

sanguneo. /or convencin se asigna el color rojo para el flujo hacia el trasductor y el a"ul

para el que se aleja.

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4oy tambi%n se usa el oppler transcraneal, t%cnica que se ha convertido en

una herramienta imprescindible para conocer tanto el funcionamiento de las

arterias cerebrales como sus posibles alteraciones, es decir, diagnosticar

lesiones arteriales. Cracias a esta t%cnica se ha mejorado la deteccin de

enfermedades mortales como las micro embolias o la posibilidad de

diagnosticar infartos cerebrales.

tra aplicacin del efecto oppler es que resulta imprescindible para el

diagnstico de las alteraciones de los rganos !ver figura nB 77$ y estructuras

nefrolgicas y urolgicas.

-igura nB77& Eliminacin de clculos renales con ondas de ultrasonido

1.*.5 L"$ On&"$ L)'ino$"$ co'o co'o " l"$ On&"$ Sonor"$

El efecto oppler se aplica tanto a las ondas luminosas !ondas

electromagn%ticas$ como a las ondas sonoras, de hecho #hristian oppler

lleg a describir su idea en un intento fallido por explicar el color de las

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estrellas, no obstante luego el efecto oppler se convertira en la base para

explicar lo que se conoce como corrimiento al rojo !redshift$ que se refiere a

la absorcin conocida hacia longitudes de onda mayores, es decir hacia el

extremo rojo del espectro visible de los cuerpos celestes que se alejan de la

tierra. /or ejemplo, lneas que normalmente se encuentran en la regin de

color violeta para una galaxia con respecto a la tierra se observa que se

despla"an 7; nm hacia el extremo rojo del espectro lo que indica que se

alejan de la tierra. + un aumento de la frecuencia de la lu" se le llama

corrimiento al a"ul !blueshift$, porque la frecuencia es mayor hacia el

extremo a"ul del espectro. 6na estrella que gira muy rpidamente tiene un

corrimiento al rojo en el lado que se aleja de nosotros y un corrimiento al

a"ul en el lado que se acerca a nosotros !ver figura nB =$, esto permitir el

clculo de la rapide" con la cual rota la estrella. El astrnomo EdLin 4ubble

aplic esto para confirmar que la mayora de las galaxias se alejan de la

tierra de manera que el universo se encuentra en una continua expansin.

1.+ E,ercicio$ pr-ctico$

E,ercicio 16

0a frecuencia de una sirena de una ambulancia de es de


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en reposo cuando la ambulancia se acercaN M2 cundo se alejaN ato !v

sonidoO


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a$ #uando el camionero se acerca al automvil de polica

f'=V+Vo

V fo

f

'=

340m /s+10m/s

340m / s

400Hz

f'=411,76Hz

b) #uando el camionero se aleja al automvil de polica

f'=VVo

V fo

f'=

340m /s10m /s

340m/s 400Hz

f'=388,24Hz

E,ercicio

21


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6na ambulancia que lleva una velocidad de 9; mJs, y su sirena emite un

sonido con una frecuencia de 9;; 4", se cru"a con un ciclista que transita

en sentido contrario con una velocidad de := mJs. M5u% frecuencia percibir

el ciclista cuando se aproximan con la ambulancia y cuando se aleja de

ellaN ato !v sonidoO


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. On&"$ &e C/o0)e

.1Definicin

0as ndas de #hoque son ondas de sonido con una presin y duracin

especficas, capaces de propagarse a trav%s de los tejidos sin perder

porcentajes significativos de su energa.

. Intro&)ccin

En nuestra deduccin de las expresiones para el despla"amiento oppler,

hemos supuesto que la Gelocidad Udel foco del receptor es menor que lavelocidad de la onda G. 'i un foco se mueve con una velocidad mayor que la

velocidad de propagacin de la onda, frente al foco, no habr ondas. En

realidad, las ondas se concentran detrs del foco y forma lo que se

denomina una onda de choque.

En el caso de las ondas sonoras, por ejemplo, cuando la onda de choque

llega al receptor, se percibe un estampido. 0os (estampidos snicos)

causados por un avin que pasa volando con una rapide" mayor que la del

sonido.

-igura 7:& -oto de un avin pasando la velocidad de la 0u"

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0a figura nB7< muestra cualitativamente por qu% sucede esto. enotemos

con vS la rapide" del avin relativa al aire, que siempre es positiva. El

movimiento del avin en el aire produce sonidoP si vS es menor que la

rapide" del sonido v, las ondas delante del avin se apretarn con una

longitud de onda dada por la siguiente ecuacin.

Figura 13: Crestas de onda alrededor de una fuente de sonido S que se mueve

#onforme la rapide" del avin v'se acerca a la rapide" del sonido v, la

longitud de onda se acerca a cero y las crestas de la onda se apilan !figura7


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#uando v'es mayor en magnitud que v, la fuente del sonido es supersnica,

y las ecuaciones para el efecto oppler ya no describen la onda sonora al

frente de la fuente.

. !"rco Terico

#uando una fuente de sonido se mueve a rapide" subsnica !menor que la

rapide" del sonido$, el tono del sonido se altera como se ha visto !efecto

oppler$. /ero si una fuente se sonido se mueve ms rpido que el sonido

ocurre un efecto ms impactante conocido como (onda de choque !ver figura

nB 79$).

Figura 15: $4em.los de ondas de ,6oque

En este caso, la fuente de hecho esta (rebasando) las ondas que produce,

como se muestra en la figura7=P cuando la fuente viaja con la rapide" del

sonido, los frentes de onda que emite hacia delante de (apilan) directamente

enfrente de ella. #uando el objeto se mueve ms rpido, con rapide"

supersnica, los frentes de onda se apilas uno sobre otros a lo largo de los

lados como se observa en la figura 7=.d. 0as diferentes crestas de onda se

traslapan una sobre otra y forman una sola cresta muy larga que es la onda

de choque.

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Figura n7 18: )ndas sonoras emitidas .or un o4eto: a9 en re.oso+ 9 Si la velo,idad del

o4eto es menor que la velo,idad del sonido efe,to !o..le9; d9 si su velo,idad es mayor

que la del sonido+ onda de ,6oque9

etrs de esta cresta muy larga, por lo general existe un valle muy largo. En

esencia, una onda de choque es el resultado de la interferencia constructiva

de un gran nAmero de frentes de onda. 6na onda de choque que en el aire

es anloga a la onda de proa de un bote que viaja ms rpido que las ondas

acuticas que produce.

0a figura 7H se muestra un corte transversal de lo que sucede en una onda

de choque. +l avan"ar el avin, despla"a el aire circundante y producesonido. 0a punta del avin emite una serie de crestas de ondaP cada una se

expande en un crculo centrado en la posicin del avin cuando emiti esa

cresta.

En un ejemplo con un foco situado originalmente en el /unto /7, que se

mueve a la derecha con una velocidad u. espu%s de un tiempo t, la onda

emitida desde el punto /7habr recorrido una distancia v.t.

Figura 1


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El foco habr recorrido a su ve" una distancia u.t y estar en el punto / :. 0a

recta tangente desde esta nueva posicin del foco al frente de onda emitido

cuando estaba en /7, forma un +ngulo Q con el trayecto del foco, dado por&

Sen=vt

ut=

v

u

'e dice que un objeto como un avin, que viaja ms rpido que el sonido

tiene una rapide" supersnica. #on frecuencia, tal rapide" esta dado como

un nAmero de KachP que se define como la ra"n entre la rapide" del objeto

y la rapide" del sonido en el medio circundante.

NumerodeMach=u

v

0a relacin vRu se llama nAmero de KachP es mayor que 7 para todas las

rapideces supersnicas, y sen S es su recproco.

NumerodeMach= 1

Sen

/or ejemplo, un avin que viaja a H;; mJs muy alto en la atmsfera, donde la

rapide" del sonido es de


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0a situacin real es tridimensionalP la onda de choque forma un cono

alrededor de la direccin de movimiento de la fuente. 'i %sta se mueve con

velocidad constante, el ngulo a es constante, y el cono de la onda de

choque se mueve junto con la fuente. Es la llegada de esta onda de choque

lo que causa el estampido snico que omos despu%s de que pas un avin

supersnico !ver figura nB7?$. #uanto ms grande sea el avin, ms fuerte

ser el estampido snicoP la onda de choque producida en el nivel del suelo

por el vuelo del avin supersnico de pasajeros #oncorde !en desuso$ a

7:,;;; m !9;,;;; ft$ causa un salto repentino en la presin del aire de cerca

de :; /a. -rente al cono de la onda de choque, no hay sonido. entro del

cono, un receptor estacionario oye el sonido con despla"amiento oppler del

avin que se aleja.

Figura 1=: "m.a,to de la onda de ,6oque

e hecho un estampido snico est constituido por : o ms estampidos!ver

figura nB78$, ya que grandes ondas de choque se pueden formar en el frente

y en la parte trasera de la aeronave, as como en las alas y en otros lugares.

Figura 1>: $stam.idos de distintas .artes

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0as ondas de proa de un bote tambi%n son mAltiples. #uando una aeronave

se aproxima a la rapide" del sonido, encuentra una barrera de ondas

sonoras enfrente de ella, para superar la rapide" del sonido, la aeronave

necesita empuje adicional para traspasar esa (barrera de sonido). 6na ve"

que se alcan"a una rapide" supersnica, esta barrera ya no impide ms el

movimiento. + veces se cree errneamente que un estampido snico solo se

produce en el momento en que la aeronave est rompiendo la barrera de

sonido. En realidad una onda de choque sigue al avin siempre que viaja a

rapide" supersnica.

3ota&

EFECTO CEREN9O7

29

$l .rimer ser 6umano que rom.i la arrera del sonido fue el ,a.it?n C6u,@ (eager dela fuer/a a2rea estadounidense+ volando el ell %Bl a a,6 1DE< el 15 de o,ture de15=*

Figura 1:: Avin ell %B1+ que rom.i .or .rimera ve/ la arrera de sonido


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0a radiacin electromagn%tica llamada radicacin #erenIov, emitida cuando

una partcula cargada se mueve en un medio con una velocidad u, que es

mayor que la velocidad G de la lu" en dicho medio. !e acuerdo con la teora

especial de la relatividad es imposible que una partcula se mueva con

mayor velocidad que #, la velocidad de la lu" en el vaco. 'in embargo, en

un medio como el vidrio, los electrones y otras partcula pueden moverse

con una velocidad mayor que la de la lu" en dicho medio$. El resplandor a"ul

que rodea los elementos combustibles utili"ados en los reactores nucleares

es un ejemplo de radiacin #erenIov. 0a velocidad de la lu" en un medio

refrigerante es cJn, donde n es el ndice de refraccin. En el agua por

ejemplo nO7.


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exacta de la ubicacin del clculo, lo cual puede hacerse con t%cnicas de

visuali"acin por ultrasonido.

ipos de Ceneradores de ndas de #hoque.

4ay < tipos de generadores de ndas de #hoque& electrohidrulicos,

electromagn%ticos y pie"oel%ctricos.

". Electro/i&r-)lico$66n arco voltaico entre dos electrodos sumergidos

en agua provoca la vapori"acin sAbita del agua circundante que genera

una onda de choque en un foco reflector, que se transmite a trav%s de

agua desgasificada, a un segundo foco a tratar !como el clculo urinario$.

Figura GE: 'enerados $le,tro6idr?uli,o

#. Electro'"n:tico$66n generador transmite sus impulsos el%ctricos, a

una bobina plana. Esto genera una corriente que da lugar a una fuer"a

repulsiva entre la bobina y una membrana metlica, cuyo movimiento

induce una onda acAstica plana, que se propaga a trav%s de un fluido

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!nda electromagn%tica$.

Figura G1: 'enerados $le,tromagn2ti,o

c. Pie;oel:ctrico& 6tili"an elementos de pie"oceramica !cuar"o$, montados

en un disco mosaico cncavo. #ada elemento de pie"oceramica,

produce un pulso, que se transmite a un punto focal en donde se

concentra toda la energa !onda ultrasnica de pulso unipolar$.

Figura GG: 'enerador Pie/o,er?mi,o

En todos los casos, la onda de choque se focali"a mediante espejos

parablicos a un punto focal de inter%s !por ejemplo el clculo a disolver$.

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.*.1 On&"$ &e C/o0)e en !e&icin"

Existe evidencia contundente que estas ondas son capaces de producir un

efecto mecnico inicial sobre el tendn o el hueso, estimulando la

cicatri"acin a partir de la estimulacin de nuevas c%lulas !c%lulas madres

propias$, la formacin de nuevos vasos sanguneos !angiog%nesis$ o de

hueso.

4ay tres grandes mecanismos de accin que explican por qu% se utili"an en

diferentes enfermedades&

7. 1eparacin de tejidos y crecimiento celular acelerado

-ormacin de nuevos vasos

1eversin de inflamacin crnica

Estimulacin del colgeno

:. +nalgesia y restauracin de la movilidad

isminucin de la tensin muscular e inhibicin de los espasmos.

isminuye la formacin de la sustancia /. 0a sustancia / es un

mediador del dolor que esta alterado en enfermedades como la

fibromialgia, fatiga crnica y otras.


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sustancialmente las presiones en el interior del clculo. Esta onda reflejada

se denomina onda de traccin, la cual, al oponerse a la onda de presin

provoca la fisuracinJfragmentacin del clculo. 0a suma constante de todas

estas presiones !en un tratamiento convencional se generan entre :.=;; a

9;;; ondas en poco ms de 9; minutos$ acaban por fragmentar el clculo.

6n clculo urinario est formado por la agregacin cristalina de sus

componentes minerales, cohesionados entre s por material orgnico, en

cantidad variable segAn cada tipo de litiasis. 'i la energa transferida !onda

de choque$ es superior a las fuer"as de cohesin del clculo, %ste se

fragmenta en sus componentes primarios !cristales$.

/ara que las ondas de choque sean eficaces en litotricia deben concentrarse

todas en un slo punto, que corresponde al clculo a tratar. /ara conseguirlo

se precisa de un sistema de focali"acin. #ada tipo de generador posee su

sistema de focali"acin.

Figura G3: Fragmenta,in de ,?l,ulos renales

F)n&"'ento$ f3$ico$ &el &e$"rrollo no%e&o$o

6no de los mecanismos ms importantes en la fragmentacin de los clculos

renales durante un tratamiento de litotripsia extracorporal es la seudo*

cavitacin acAstica que se forma en la vecindad del clculo. Esto ocurre

porque el fluido que rodea al clculo posee una considerable cantidad deburbujas microscpicas. +l incidir una onda de choque, las burbujas se

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comprimen por la accin del pulso de compresin. /osteriormente aumentan

miles de veces su volumen debido al pulso de tensin que le sigue al pulso

positivo. 0as burbujas permanecen en un estado de equilibrio durante

algunos cientos de microsegundos antes de colapsar violentamente,

generando otras ondas de choque Udenominadas (secundarias)U y chorros

de lquido !(microjets)$ con velocidades de hasta 9;; mJs. 0as ondas de

choque secundarias y los llamados (microjets) producen efectos destructivos

de corto alcance, por lo que la seudo*cavitacin alrededor del clculo puede

causar daos considerables al mismo, sin incrementar apreciablemente el

dao a los tejidos. /ruebas de laboratorio han mostrado que la cavitacin

puede crear pequeas perforaciones incluso en lminas de aluminio. 0a

cavitacin acAstica real se refiere a la formacin de burbujas a partir de los

gases disueltos en un lquido y no es muy comAn en litotripsia extracorporal.

Figura G5: $squema sim.lifi,ada de un ,orte longitudinal a trav2s de un litotri.tor e-tra

,or.oral .ie/oel2,tri,o .ara el tratamiento de ,?l,ulos renalesD Pueden oservarse los

,ristales .ie/oel2,tri,os CP9 y la ase de aluminio A9 del generador de ondas de ,6oque+

la memrana de l?te- L9+ la tina de agua A9+ asH ,omo los e,osondas $S9 y el monitor

del equi.o de ultrasonido US9

.+ E,ercicio$ pr-ctico$

E,ercicio 1

#uando partculas cargadas de alta energa atraviesan un medio

transparente con velocidad superior a la velocidad de la lu" en el medio, unaonda de choque de lu" se produce !radiacin de #erenIov$. 'e puede

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observar en la vecindad del nAcleo de la piscina de un reactor nuclear

debido a Electrones muy veloces que pasan por el agua. En un caso

particular, la radiacin de #erenIov produce un frente de ondas con un

semingulo en el v%rtice de =


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mach= 1

sen

sen=1

3

tg=0.35

1eempla"ando Galores&

tg=h

ut

t= h

utg

t= 20000m

3x 335x 0.35=56.3 s

b. nde est el avin cuando se escucha el sonidoN !usonidoO


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E,ercicio

6n avin supersnico est volando paralelo al suelo. #uando el avin est

directamente sobre el observador, %ste ve que el avin lan"a un cohete. ie"

segundos despu%s el observador escucha la onda de choque, que es

seguida por el sonido del motor del cohete, :.8; s despu%s.

#ul es el nAmero de Kach del avinN

CAPITULO 3

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Concl)$ione$

* El efecto oppler es frecuencia de una onda sonora cuando la fuente

que la produce y la persona que la capta se alejan la una de la otra o se

aproximan la una a la otray sus aplicaciones se pueden dar en ramas

como la medicina, astronoma, cardiologa, etc.

* 0as ondas de #hoque es el resultado de pasar la velocidad de la lu" y

son ampliamente utili"adas en el campo de la medicina porque no

causan dao severo a la salud

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2i#lior"fi"

Efecto Doppler

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1/ED+ 2 KED#D3+ E/1DG+), /aulo Zos% 0linas, :;79, D''3

7@;;*iom%dica, (esarrollo de un litotriptor

extracorporal ms eficiente), Golumen :H, numero ;7, :;;=, linI&

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Konigrafia 3. 77, (3+'), scar >ressan, Enrique Caviola, +rgentina,

Eva G.#hesneau, 7@8;.

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aplicaciones del efecto doppler

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