Embedded Files
Radar de Tráfico
Radar de Tráfico
Mide a velocidade dun vehículo a partir da variación de frecuencia na onda EM reflectida
Mide a velocidade dun vehículo a partir da variación de frecuencia na onda EM reflectida
Un radar de tráfico (punto azul da esquerda) e,mite unha serie de ondas EM (que viaxan á velocidade da luz). Un vehículo (Auto, punto negro) que ven desde a dereita recibe ditas ondas e as reflicte en todas as direccións. Algunhas delas chegan de volta ao radar, que agora funciona como detector.
A partir do aumento na frecuendia é posible calcular a velocidade do coche.
A fórmula para a frecuencia recibida é
f = (1+v)/(1-v) = 1 + 2v/(1-v)
en unidades da velocidade da luz.
Podes comprobar esta fórmula contando as ondas que saen e as que regresan á fonte nun certo tempo.
Pódese entender considerando que acontecen dous efectos Doppler.
O primeiro efecto sería a variación na frecuencia da onda emitida polo radar cando esta impacta no vehículo. Aplicando o principio de relatividade, desde o punto de vista do coche sería o radar o que viaxa cara el coa velocidade v, e o efecto Doppler nese caso produce unha frecuencia igual a 1/(1-v). Xa que logo, se o coche medise a frecuencia das ondas que recibe, obtería un resultado intermedio: 1/(1-v)
O segundo efecto Doppler é percibido polo detector cando recibe as ondas reflectidas no automóbil (podemos considerar que este funciona como emisor dunha onda EM de frecuencia 1/(1-v) e viaxando a unha velocidade v.. Esta onda viaxa cara ao detector que mide unha frecuencia aumentada nun factor (1+v).
Multiplicando ambolosdous factores obtemos a fórmula vista anteriormente.
O primeiro efecto sería a variación na frecuencia da onda emitida polo radar cando esta impacta no vehículo. Aplicando o principio de relatividade, desde o punto de vista do coche sería o radar o que viaxa cara el coa velocidade v, e o efecto Doppler nese caso produce unha frecuencia igual a 1/(1-v). Xa que logo, se o coche medise a frecuencia das ondas que recibe, obtería un resultado intermedio: 1/(1-v)
O segundo efecto Doppler é percibido polo detector cando recibe as ondas reflectidas no automóbil (podemos considerar que este funciona como emisor dunha onda EM de frecuencia 1/(1-v) e viaxando a unha velocidade v.. Esta onda viaxa cara ao detector que mide unha frecuencia aumentada nun factor (1+v).
Multiplicando ambolosdous factores obtemos a fórmula vista anteriormente.
O efecto Doppler permite fotografiar a radiación de fondo de microondas procedente do Universo máis lonxano, cando só tiña 300.000 anos de idade desde o Big Bang.
As zonas azuis representan galaxias que se achegan a nós, e as vermellas aquelas que se afastan de nós.
Eco Doppler
Eco Doppler
Mide a velocidade do sangue nas veas e arterias a partir da variación da fecuencia nas ondas de ultrason reflectidas nos góbulos vermellos.
Mide a velocidade do sangue nas veas e arterias a partir da variación da fecuencia nas ondas de ultrason reflectidas nos góbulos vermellos.
Colócase un aparello emisor/detector de ultrasons (liña negra da esquerda) dirixido ao torrente sanguíneo. As ondas sonoras emitidas rebotan nos góbulos vermellos do sangue (punto vermello, viaxando coa vesma velocidade que o sangue), e regresando ao detector, que mide a súa frecuencia.
A partir da diferencia coa frecuencia emitida pódese determinar a velocidade do sangue. A fórmula para a frecuencia detectada é
f = 1+2vcos(α)/(1-v)
en unidades da velocidade dos ultrasons pola auga.
O ángulo α é unha medida da desviación do torrente sanguíneo con respecto da dirección dos ultrasons. Se a desviación se achega a un ángulo recto o seu coseno vaise facendo cada vez menor, co que a sensibilidade do dispositivo diminúe cando o sangue viaxa perpendicularmente ao mesmo.
Nas imáxenes preséntanse en cor azul os fluxos de sangue que van cara ao aparello, e en cor vermella as que se afastan do mesmo.
É curioso o parecido entre estas dúas imáxenes de fenómenos tan diferentes, mais baseadas nun mesmo efecto físico!
Ultrason Doppler
Ultrason Doppler
A variación na frecuencia é proporcional ao dobre da velocidade do obxecto
A variación na frecuencia é proporcional ao dobre da velocidade do obxecto
Nos casos realles do radar de tráfico ou da ecografía por ultrasons, a velocidade dos obxectos é moito menor que a da onda (a luz viaxa moito máis rápido que un coche, e a velocidade do son pola auga e os tecidos do cporpo humano é moito maior que a dos glóbulos vermellos do sangue), por iso podemos usar a fórmula simplificada seguinte:
f=1+2v
f=1+2v
A variación da frecuencia (sempre considerando que a frecuencia orixinal é igual a 1) será igual a 2v.
Se usamos outras unidades, haberá que multiplicar pola frecencia orixinal e dividir pola velocidade da onda:
var Frec = 2V·Fo/Vo
var Frec = 2V·Fo/Vo
Radar = 2 Doppler
Radar = 2 Doppler
Preme para ver unha animación na que podes comprobar como o efecto Radar implica dous efectos Doppler sucesivos:
Preme para ver unha animación na que podes comprobar como o efecto Radar implica dous efectos Doppler sucesivos:
Coloca o rato no cursor do tempo (arriba á esquerda) e activar a Animación co botón dereito. Para repetila, despraza o cursor do tempo a 0, e activa de novo a animación co botón dereito do rato.
O primeiro efecto Doppler acontece cando as ondas chegan ao obxecto en movemento. A frecuencia coa que este sinte a chegada de cada onda é diferente á que sentiría se estivese en repouso. A diferencia é proporcional á velocidade v.
O segundo acontece cando as ondas provenientes do radar son reflectidas polo obxecto, que actúa coma un emisor en movemento, o que produce unha variación na frecuencia percibida polo receptor que novamente é proporcional á velocidade v.
Estes dous efectos Doppler sumados dan lugar ao efecto Radar, o cal será proporcional ao DOBRE da velocidade do obxecto.
Na seguinte app preséntase só o caso dun vehículo achegándose ao radar (é máis doado de analisar):
Page updated
Google Sites
Report abuse