Reporte efecto doppler (Recuperado automáticamente) PDF

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INTRODUCCIÓN El físico austriaco Christian Doppler fue el primero en describir el efecto Doppler que es definido como el fenómeno por el cual la frecuencia de las ondas percibida por un observador varía cuando el foco emisor o el propio observador se desplazan uno respecto al otro, en otras palabras, es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente en relación con su observador. Hay diferentes maneras de calcularlo, dependiendo de los casos mencionados anteriormente (en el resumen). El video enlazado permite ver como el efecto Doppler se aplica en el campo de la medicina.

OBJETIVOS •

Analizar por medio del simulador los distintos casos por los cuales se puede calcular el efecto Doppler.

•

Comprender como la frecuencia depende de cambios en la temperatura y presión.



Por medio del video, entender las modalidades del efecto Doppler

Marco Teórico El efecto Doppler, llamado así por el físico austriaco Christian Andreas Doppler, es el cambio de frecuencia aparente de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Hay ejemplos cotidianos del efecto Doppler en los que la velocidad a la que se mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a la velocidad del sonido al nivel del mar (unos 1235 km/h), sin embargo, se trata de aproximadamente un 4 % de la velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave, justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador. En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, produciéndose un corrimiento hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo, solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de la luz, sí sería apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.

Aplicaciones El efecto Doppler tiene numerosos ámbitos de aplicación: desde la seguridad vial hasta la astrofísica, pasando por la medicina. Veamos algunos usos frecuentes: Radares Gracias al efecto Doppler es posible medir la velocidad a la que se desplaza un coche, por ejemplo. Para ello, el radar emite continuamente ondas a una determinada

frecuencia (f) . Dichas ondas se reflejan en los coches, camiones y motocicletas que atraviesan la calzada. Esta reflexión hace que, desde el punto de vista teórico, los automóviles puedan considerarse focos en movimiento. El radar, de nuevo, cuenta con un receptor, en reposo que mide la frecuencia de la onda reflejada, que será ligeramente distinta (f') a la emitida. A partir de dicha frecuencia f' , y de la velocidad de la onda en el medio, v , el radar "despeja" la velocidad del foco (el automóvil en movimiento). Astrofísica La luz de las estrellas sigue los mismos principios que cualquier otra onda. En este caso, podemos usar el efecto Doppler para saber si una estrella se aleja o se acerca a nosotros. Tomemos como punto de partida una estrella cuya luz emitida es amarilla. Es importante recordar que el color que percibimos de la luz está estrechamente relacionado con su frecuencia. Así, si la estrella amarilla se aleja de nosotros a gran velocidad, la frecuencia de la luz percibida disminuirá, mostrándose en un color enrojecido. A este efecto se le conoce como corrimiento hacia el rojo ( redshift ). Por el contrario, si la estrella se acercase, la frecuencia aumentaría, mostrándose en un color azulado. A este efecto se le conoce como corrimiento hacia el azul ( blueshift ). Eco radiografías La velocidad sanguínea es un parámetro que se ve alterado en las obstrucciones de las válvulas cardiacas. Esta es la base del diagnóstico a través del efecto Doppler. Cuando se emiten ultrasonidos hacia el torrente sanguíneo, los glóbulos rojos o hematíes actúan como elementos reflectores de este, de manera similar a como los coches reflejaban las ondas provenientes del radar. Así, el análisis de la señal recibida arroja luz sobre la velocidad del torrente sanguíneo y sobre posibles patologías asociadas.

2. Investigar como la temperatura y presión afecta a la velocidad del sonido. La velocidad de propagación de la onda sonora (velocidad del sonido) depende de las características del medio en el que se transmite dicha propagación; presión, temperatura, densidad, humedad. La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras. Varía ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en que aumenta la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración y este aumento de actividad hace que aumente la velocidad.

PREGUNTAS 1. ¿Por qué los transductores que emiten ondas a elevadas frecuencias obtienen poca profundidad? ¿Qué rango de frecuencia? Mencione dos aplicaciones. R/= La intensidad del sonido se atenúa conforme atraviesa un medio. La atenuación es mayor cuanto mayor es la frecuencia. Un haz de alta frecuencia se atenúa más que uno con baja frecuencia. Su rango de frecuencia es de 5 a 13 MHz. Dos de sus aplicaciones son para canalizar vasos sanguíneos o para la punción de plexos. 2. ¿Qué características deben tener los transductores usados en ecocardiografías? R/= Deben ser aquellos que emiten ondas a una menor frecuencia, por lo tanto, son capaces de obtener una imagen a mayor profundidad. La frecuencia va de 1.5 a 4 MHz, además se aprecia una imagen en forma de abanico. 3. Anote la expresión del efecto Doppler dada en el video. ¿Qué pasa cuando el objeto emisor se aleja/ acerca de la fuente receptora? R/= A partir de la ecuación Doppler se puede obtener la velocidad del objeto en movimiento. Las ondas se comprimen o expanden según la dirección del objeto en movimiento. � = (�� − �� ) � (2�� ∗ ���� FE: Fuente Emisora, FR: Fuente Receptora, K: es una constante y θ: ángulo de incidencia entre ambas fuentes. Si el objeto receptor se acerca a la fuente emisora habrá una compresión de las ondas. El sonido se escucha a una frecuencia mayor que la emitida. Si el objeto receptor se aleja de la fuente emisora habrá una expansión de las ondas. El sonido se escucha a una frecuencia menor que la emitida. 4. Para obtener mejores resultados ¿Como debe ser el haz de Ultrasonido respecto al fluido en estudio? R/= Debe estar alineado para tener un ángulo de 0 y así obtener una mejor curva.

5. ¿Para detectar una estenosis aórtica usaría el modo Doppler Pulsado o Continuo? Explique. R/= El efecto Doppler Pulsado es incapaz de captar el flujo de sangre a gran velocidad, por lo tanto, se debe usar el modo Doppler Continuo ya que este capta un flujo de sangre más rápido. 6. Compare las dos ventanas espectrales (Modo Doppler Pulsado/ Continuo) obtenidas en el ejemplo de la pregunta 5. Pegue una ilustración. La ventana espectral del modo Doppler Pulsado tiene una velocidad máxima de 1.5 m/s y se fija en un solo punto, mientras que la del modo Doppler Continuo su velocidad máxima no se puede establecer ya representa las distintas velocidades de los hematíes que pasan por el haz del US en un mismo momento.

7. Explique el Modo Doppler Tisular. R/= Es un tipo de Doppler Pulsado ya que trata sobre velocidades lentas en los tejidos, por ejemplo, en las fibras de las paredes miocárdicas.

CONCLUSIONES Se lograron analizar diferentes casos del efecto Doppler, variando la velocidad ya sea del emisor o el receptor o incluso ambos. También se dejó claro la relación que tiene la velocidad del sonido con las características del medio las cuales incluyen la temperatura y la presión. El video enfocado en la parte medica del efecto Doppler nos enseña sus diferentes modalidades: Modo Doppler Continuo, Modo Doppler Pulsado, Modo Doppler Tisular, entre otros. Los primeros dos son totalmente lo contrario, el modo Doppler Continuo capta la velocidad de varios hematíes o eritrocitos, mientras que el modo Doppler Pulsado se concentra en un punto específico, la velocidad de un solo hematíe....