Efeito doppler relativistico

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS CURITIBA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA CURSO DE ENGENHARIA ELETRÔNICA – ÊNFASE ELETRÔNICA/TELECOMUNICAÇÕES DISCIPLINA DE FÍSICA IV

TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA: ÓTICA E FÍSICA MODERNA

CURITIBA 2009

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EFEITO DOPPLER RELATIVÍSTICO

Trabalho acadêmico apresentado à disciplina de Física IV. Universidade Tecnológica Federaldo Paraná UTFPR. parcial. Titular da Disciplina: Prof. Dr. José Luís Fabris Como requisito para obtenção de nota

CURITIBA 2009

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SUMÁRIO INTRODUÇÃO......................................................................................................................... 4 EFEITO DOPPLER CLÁSSICO...............................................................................................5 TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA............................................................................ 9 EFEITO DOPPLER RELATIVÍSTICO.................................................................................. 14 IMPLICAÇÕES CIENTÍFICAS E TECNOLÓGICAS...........................................................18CONCLUSÃO......................................................................................................................... 22 REFERÊNCIAS....................................................................................................................... 23 ANEXOS................................................................................................................................. 25

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INTRODUÇÃO Neste trabalho será realizada uma explanação doefeito Doppler Relativístico seguindo uma linha de raciocínio progressiva e condizente com os acontecimentos históricos, de modo que a compreensão do assunto torne-se mais simples e exigindo menos conhecimento prévio sobre física. Primeiro serão apresentados os princípios do efeito Doppler clássico, seguido de uma introdução à Teoria da Relatividade Restrita, finalmente o efeito DopplerRelativístico seguido de suas implicações científicas e tecnológicas. O efeito Doppler relativístico tem grande importância para a Teoria da Expansão do Universo, é muito utilizado na astronomia para medidas de velocidades relativas de movimento de astros e galáxias, também é utilizada para aplicações tecnológicas como radares e comunicação via satélites.

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EFEITO DOPPLER CLÁSSICO Efeito Dopplerassim chamado devido ao primeiro físico a estudar esse fenômeno, Christian Johann Doppler. Nascido em Salzburgo na Áustria em 1803, foi educado no Instituto Politécnico de Viena. Em 1842 ele escreveu a obra Concerning the coloured light of double stars (sobre as cores da luz emitida pelas estrelas duplas) na qual ele apresenta os fundamentos efeito Doppler, tanto para o som quanto para ondaseletromagnéticas. Doppler observou a freqüência emitida por uma fonte onda sonora em movimento relativo com um observador se altera aparentemente. Mesmo prevendo o efeito para as ondas eletromagnéticas foi o físico francês Louis Fizeau quem em 1848, sugeriu que o efeito Doppler acústico poderia ser aplicado às ondas luminosas e, com isso, determinar as velocidades relativas das estrelas que estão na mesmalinha do sinal luminoso recebido. Apesar de Doppler ter estudado os princípios deste efeito e realizado previsões teóricas, ele não o comprovou, o que foi feito em 1845 por Buys Ballot, na Holanda, utilizando uma locomotiva que puxava um vagão aberto com vários músicos tocando trompetes, enquanto outros músicos de ouvidos apurados ficavam na estação para registrar as notas que ouviam. Foramutilizadas várias velocidades e notas, confirmando a teoria proposta por Doppler. Como o efeito Doppler depende do movimento relativo entre o observador e fonte ele deve ser analisado para três casos: primeiro com a fonte em repouso e observador em movimento, segundo com a fonte em movimento e observador em repouso e por último com ambos em movimento. Serão agora deduzidas as fórmulas para o efeito...
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