Em algum momento, você já se deparou com uma situação em que ouviu o som da sirene de uma ambulância passando? Você já deve ter notado que o som da sirene da ambulância, ou de um carro de bombeiros, parece ser mais agudo quando o móvel (ambulância ou carro de bombeiros) aproxima-se do que durante seu afastamento. Na realidade, a frequência emitida pela sirene é sempre a mesma, o que muda é nossa sensação auditiva.

Vamos considerar a situação representada na figura acima. A ambulância encontra-se parada, mas a sirene está ligada. Os observadores A e B ouvem exatamente a mesma frequência emitida pela sirene da ambulância. Já na situação da figura abaixo, as frequências ouvidas por A e B serão diferentes.

Fonte sonora em movimento

Na traseira do veículo, as compressões ficam mais distantes e, assim, o ouvido de A recebe menos compressões por segundo. Na frente da ambulância, as compressões ficam mais próximas e, assim, o ouvido do observador B recebe mais compressões por segundo. Sendo f a frequência emitida pela sirene, f_A a frequência ouvida por A e f_B a frequência ouvida por B, temos:

f_A < f e f_B > f

Na figura acima, representamos a fonte sonora (ambulância) em movimento e os observadores em repouso. Pode haver ainda o caso oposto: fonte em repouso e observador em movimento. Podemos também ter uma situação mais geral, em que tanto a fonte como os observadores estão em movimento.

Em todos esses casos, a frequência ouvida é diferente da frequência emitida pela fonte, e esse fenômeno é chamado de efeito Doppler, em homenagem ao físico austríaco Christian Johann Doppler, o primeiro a analisá-lo. Sendo f a frequência emitida pela fonte e f’ a frequência ouvida pelo observador, pode-se demonstrar que:

Em que:

v – velocidade do som

v₀ – velocidade do observador

v_f – velocidade da fonte sonora

Nessa equação, os sinais superiores devem ser usados quando existe aproximação entre fonte e observador, e os sinais inferiores devem ser usados no caso de haver afastamento entre fonte e observador.