Bicidoppler

A les classes de física de batxillerat s'explica l'efecte Doppler ajudant-nos d'algun esquema dels fronts d'ona i posant com a exemple el soroll d'un tren o d'un cotxe quan s'acosta i posteriorment s'allunya, és el típic: iiiiiiaauuuuuuuu. Aquí presentem una experiència que no solament ens permetrà escoltar l'efecte Doppler sinó que podrem mesurar les freqüències i comprovar que les fórmules teòriques es compleixen (amb els errors experimentals corresponents). Aquesta és una activitat que pot servir de síntesi en finalitzar la unitat d'ones, com a cas pràctic per l’ús de les noves tecnologies o, fins i tot, pot ser l'embrió d'un treball de recerca.

Guia per al professorat

Construcció

Primerament es va intentar portar a terme l’experiència amb un ventilador de sostre (l'article s'hauria anomenat “Ventiladoppler”, figura 1 i 2) amb un mòbil enganxat a la punta d'una aspa, però va comportar un seguit de problemes:

Dificultat per fixar el telèfon intel•ligent a la punta de l’aspa i possibilitat que aquest sortís disparat (tal com efectivament ens va passar) i quedés inservible.
La ubicació del ventilador dificulta l’experiència.
El telèfon intel•ligent trenca la simetria de revolució del ventilador, de manera que aquest comença a oscil•lar perillosament en augmentar la velocitat de rotació.

Fig. 1: Ventiladoppler

La proximitat al sostre i la seva geometria fan que en el so capturat hi hagi un conjunt d'interferències que en dificulten enormement l’anàlisi posterior. Els resultats no concorden gaire amb la teoria.

En un segon intent, aquest més reeixit, es va utilitzar una bicicleta amb el telèfon intel•ligent enganxat a la perifèria de la roda del darrere (figura 3).

En un tercer intent, que és el que recomanem, utilitzàrem un brunzidor alimentat a 6 volts que es pot adquirir en qualsevol botiga especialitzada en material d'electrònica (figura 3).
Així doncs, per al bicidoppler necessitem una bicicleta (cap per avall), un emissor petit d'un so periòdic (telèfon intel•ligent o brunzidor) i una càmera fotogràfica o de vídeo.

Fig. 2:Ventiladoppler

Orientacions per al professorat

Temporització

Podem dedicar-hi entre una i tres hores en funció de l’enfocament (més obert o més tancat) que donem a l’experiència i del treball que realitzi l’alumnat a casa i a l’aula/laboratori.

Alumnes als quals s’adreça l’experiència

Alumnat de segon curs de batxillerat. També pot ser interessant per a alumnat de física dels primers cursos universitaris.

Fig. 3: Smartphone

Metodologia

Com a element motivador i també per acabar d'aclarir el concepte de l'efecte Doppler, podem facilitar a l'alumnat (o donar-los l'enllaç perquè el visualitzin) el vídeo “The Doppler effect”, que pertany a una sèrie —The Big Bang Theory— en què els protagonistes n’aclareixen la definició i el soroll (en el cas del so) que podem escoltar:

http://www.youtube.com/watch?v=O5dj1gbX1kQ

La gravació del vídeo amb l'experiència del bicidoppler la podem realitzar a l'aula (millor a l'exterior per evitar interferències sonores produïdes per les parets i el sostre) i proposar-la a l'alumnat per fer-la en grups a casa, o bé podem utilitzar el vídeo ja gravat que podeu trobar aquí.

A l'aula d'informàtica podem realitzar per grups el treball amb l'Audacity: enregistrament del so del vídeo, anàlisi del so (període, freqüència en repòs, freqüències en diferents intervals dins d'un període).

Fig. 4:Brunzidor

També podem realitzar tota l'experiència (gravació, captura, anàlisi, càlculs, comparació i conclusió final) plegats a l'aula (o a l'aula d'informàtica), tot aprofitant l'ús de la pissarra digital. Fer l'experiència d'una manera o altra dependrà, entre altres aspectes, del temps que hi vulguem dedicar i de les infraestructures que tinguem al centre.

Orientacions tècniques

Cal dominar mínimament l'Audacity per saber generar un so d'una freqüència determinada i exportar-lo en format mp3 (si utilitzem un telèfon intel•ligent), capturar el so provinent d'un vídeo, seleccionar-ne intervals temporals i analitzar-ne l'espectre sonor.
Cal disposar d'un brunzidor o bé d'un mòbil o reproductor en què puguem carregar-hi un so d'una freqüència determinada generat per l'Audacity. En el nostre cas, en les experiències amb el telèfon intel•ligent, vàrem generar un fitxer mp3 amb un so de .
S'ha de tenir en compte la possibilitat que aquest mòbil o aparell tingui un accident de laboratori (surti disparat tangencialment, rebi alguna patacada...).
Si s’opta per enregistrar el so a l’exterior, convindria triar un espai poc transitat i un dia que no faci vent per evitar interferències sonores.

Autor d'aquesta pàgina: Tavi Casellas professor de Física i Química de l’institut Montiliv, Maria Gubert professora de Física i Química l’institut Vescomtat de Cabrera d’Hostalric i Xavier Muñoz professor de Física i Química de l’institut Ramon Coll i Rodés de Lloret de Mar.