Ejercicio - Efecto Doppler
Ejercicio de Sonido
\( \textbf{Ejercicio.} \) El cachalote emite ultrasonidos a \(25\, \text{kHz}\) para localizar a sus presas durante sus inmersiones a gran profundidad. Si la velocidad del sonido en el agua marina es de \(1530\, \text{m/s}\), calcula:
a) La frecuencia a la cual se reflejarán estos ultrasonidos en un banco de calamares que se aleja de un cachalote en reposo a \(10\, \text{m/s}\).
b) La frecuencia del sonido reflejado si el cachalote se dirige hacia los calamares a \(15\, \text{m/s}\).
Solución de los Apartados
a) La frecuencia a la cual se reflejarán estos ultrasonidos en un banco de calamares que se aleja de un cachalote en reposo a \(10\, \text{m/s}\).
Solución: \( \textbf{Datos:} \) \[ f_0 = 25\, \text{kHz} \] \[ v = 1530\, \text{m/s} \] \[ v_0 = 10\, \text{m/s} \] \( \textbf{Fórmula (efecto Doppler para un reflector en movimiento):} \) \[ f = f_0 \cdot \frac{v + v_0}{v} \] \( \textbf{Sustituyendo valores:} \) \[ f = 25 \cdot 10^3 \cdot \frac{1530}{1530 + 10} \] \[ f = 25 \cdot 10^3 \cdot \frac{1530}{1540} \] \[ f = 25 \cdot 10^3 \cdot 0{,}9935 \approx 24837\, \text{Hz} = 24{,}8\, \text{kHz} \] \[ \textbf{Resultado final:} \quad \text{La frecuencia reflejada es de aproximadamente } 24{,}8\, \text{kHz}. \]
b) La frecuencia del sonido reflejado si el cachalote se dirige hacia los calamares a \(15\, \text{m/s}\).
Solución: \( \textbf{Datos:} \) \[ f_0 = 25\, \text{kHz} \] \[ v = 1530\, \text{m/s} \] \[ v_0 = 15\, \text{m/s} \] \[ v_F = 10\, \text{m/s} \] \( \textbf{Fórmula (efecto Doppler para fuente y receptor en movimiento):} \) \[ f = f_0 \cdot \frac{v + v_0}{v + v_F} \] \( \textbf{Sustituyendo valores:} \) \[ f = 25 \cdot 10^3 \cdot \frac{1530 + 15}{1530 + 10} \] \[ f = 25 \cdot 10^3 \cdot \frac{1545}{1540} \] \[ f = 25 \cdot 10^3 \cdot 1{,}0032 \approx 25080\, \text{Hz} = 25{,}1\, \text{kHz} \] \[ \textbf{Resultado final:} \quad \text{La frecuencia del sonido reflejado es de aproximadamente } 25{,}1\, \text{kHz}. \]