Big Bang? Análise do Efeito Doppler

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Big Bang?

Análise do Efeito Doppler

No livro de Stephen Hawking intitulado “Breve História do Tempo”, o 3º. Capítulo tem por título “O Universo em expensão”. E nesse capítulo relaciona-se essa expensão com o famoso “desvio para o vermelho” e diz-se que “para comprender as implicações deste fenómeno, temos de entender primeiro o efeito de Doppler. Essa necessidade de entendimento é a razão do que escrevo a seguir.

Quando, em 1842, Doppler apresentou a expressão dos seus raciocínios teóricos acerca das relações entre a propagação de ondas longitudinais e o movimento relativo da origem das ondas e do observador, ainda não havia nenhum veículo que se movesse mais depressa do que uma locomotiva a vapor; e as locomotivas a vapor não davam muito mais de 30 quilómetros à hora, e talvez ainda nem tivessem apito. Além disso, os caminhos-de-ferro implantaram-se primeiro em regiões planas, como o território da Holanda, do que em regiões montanhosas, como o território da Áustria. Mas no século XIX, a Áustria estendia-se pela margem norte do Adriático, e era fácil a um austríaco observar o mar, as ondas e imaginar um navio a cortá-las (quando não o observasse mesmo).

Imaginemo-nos nós numa praia, e também a situação irreal de observarmos as ondas a virem, com a sua frequência natural e regular, desde a linha do horizonte, e um navio de proa virada para donde elas vêm.

    – Se o navio está parado, a sua proa corta as ondas com a frequência natural com que elas chegam; mas se o navio começa a deslocar-se ao encontro das ondas, a frequência com que as recebe e corta, aumenta. Ora, o navio passou da velocidade zero para um valor da velocidade superior a zero; a velocidade cresceu, portanto. A conclusão é de que em aproximação com velocidade crescente a frequência aumenta.. (Em termos de óptica, desvio para o violeta).

    – Se a velocidade do navio se estabiliza, passando ele a cortar as ondas com velocidade constante, a frequência torna-se constante, embora maior do que o seu valor inicial.

    – Se a velocidade do navio afrouxa, a frequência torna-se menor: – Em aproximação com velocidade decrescente, a frequência diminui (desvio para o vermelho)

Agora imaginemos que o navio volta a popa às ondas, e passa a fugir delas. Passa a ser tudo ao contrário!

    – Com afastamento a velocidade crescente, o navio foge cada vez mais depressa às ondas e a frequência diminui (desvio para o vermelho)

    – Com velocidade constante, a frequência torna-se invariável, embora menor do que se o navio estivesse parado

    – Com o navio a afastar-se com velocidade decrescente, a frequência aumenta (desvio para o violeta).

Em 1845, Buíz-Ballot procurou averiguar se os raciocínios de Doppler a que já se fez referência, eram válidos para o som; apenas isso, sem analisar uma por uma as diferentes hipóteses; mas generalizou-se a convicção de que o que Buíz-Ballot tinha verificado era tudo, acerca das relações entre frequência e movimento.

Em 1848, Fizeau aplicou à luz os raciocínios de Doppler e deu-lhes expressão matemática – que abrange todas as hipóteses que deveem ser consideradas; mas continua-se a pensar como se essa expressão matemática não existisse e a questão tivesse ficado como Buíz-Ballot a deixou.

Carlos-Amado-Reis


©Carlos Amado Reis (2000)
in Jornal D’Alenquer, 1 de Abril de 2000, p. 25

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