Os gases que fluem numa tubagem também contêm pequenas partículas de outras substâncias. O ultrassom é transmitido através da parede do tubo. Os ecos nas partículas em movimento apresentam uma frequência alterada. A partir do desvio de frequência, é possível calcular a velocidade das partículas.
Isso permite estudar fluxos em tubos muito estreitos ou em regimes supersónicos. Assim, podem ser medidos, por exemplo, os fluxos em motores de combustão, melhorando a eficiência da combustão.
Navegação e GPS: possíveis graças ao efeito Doppler
O “Navigational Satellite Timing and Ranging – Global Positioning System”, ou simplesmente GPS, é uma forma de sistema de navegação desenvolvida desde os anos 1970, que calcula a posição e a velocidade do recetor a partir dos dados de vários satélites. No entanto, como os satélites se movem em torno da Terra em trajectorias bem definidas, a navegação e o GPS podem tirar partido do efeito Doppler: a variacao de frequencia das ondas eletromagneticas transmitidas pelos satelites de GPS depende da velocidade relativa entre o satellite e o receptor. Assim a velocidade do recetor pode ser determinada com grande precisão, bem como informacao aproximada da sua localização.
Se o sistema de navegação, o GPS ou mesmo o telemóvel estiverem ligados, a localização do dispositivo pode ser determinada. Este facto pode, por vezes, servir de apoio essencial em investigações policiais ou na busca por pessoas desaparecidas.
Radar e sonar com o efeito Doppler
O radar (RAdio Detecting And Ranging = deteção e medição de distância por rádio) foi inventado por Heinrich Hertz, quando ele descobriu, em 1886, que objetos de metal refletem ondas eletromagnéticas. Mas só no final da década de 1930 o radar estava suficientemente desenvolvido para que pudesse detetar aviões de ataque, veículos blindados ou navios em alto-mar a distâncias de até 40 quilómetros. O radar de tráfego, hoje tão odiado por muitos, estreou-se em 1956.
Na aplicação do efeito Doppler, o radar emite ondas eletromagnéticas, que são refletidas pelo objeto detetado. O dispositivo determina imediatamente se essas ondas foram comprimidas ou extendidas, ou seja, se o objeto se aproxima ou se afasta. E calcula a velocidade a que o objeto se move. O radar não apanha apenas infratores de velocidade, mas também pode controlar o fluxo de tráfego em estradas estreitas, locais de construção ou cruzamentos. O Radar transmite os dados recolhidos para um computador central, que determina a velocidade de trânsito mais conveniente, a qual é então exibida em painéis ou utilizada para ajustar os tempos dos semáforos.
O sonar, outra aplicação do efeito Doppler, emite ondas sonoras que, na água, atingem uma velocidade de som quatro vezes maior do que no ar, cerca de 1480 m/s. Quando estas ondas sonoras atingem um objeto, são refletidas e o sonar pode determinar a distância e o movimento do objeto.
Os golfinhos estão naturalmente equipados com um “ecolocalizador” que lhes facilita muito a caça. Tal como os morcegos, eles emitem sons que são refletidos pelo corpo da presa, revelando assim a sua localização.
Previsão meteorológica através do efeito Doppler
As previsões meteorológicas não seriam possíveis sem o radar meteorológico e, novamente, sem o efeito Doppler: as nuvens contêm gotas de água ou pedras de granizo que refletem ondas eletromagnéticas. E como estas nuvens se movem, o radar meteorológico consegue determinar a sua posição, bem como a velocidade e a direção do seu movimento. A avaliação destes dados permite então previsões sobre onde e quando podemos esperar chuva ou granizo e com que intensidade — se a direção do vento não mudar inesperadamente.
O princípio Doppler também se aplica ao radar de solo: o emissor move-se, e assim o comprimento de onda dos raios muda, e o eco de um objeto localizado indica a sua posição e distância. Assim, por exemplo, um avião que caiu há 70 anos foi localizado a 75 metros de profundidade no gelo da Gronelândia, na Patagónia um dinossauro e na Sibéria um mamute.
Medição da Terra pelo efeito Doppler
Uma tarefa da geodésia (= geometria prática) é a determinação das várias formas da superfície da Terra, como é mostrado nos mapas com diferentes cores para planícies ou montanhas. A medição da superfície da Terra de forma tão detalhada quanto exata é realizada desde a década de 1960 por satélites Doppler, como o sistema TRANSIT até 1996 e o sistema DORIS desde 1990. Os satélites orbitam a Terra ao longo dos meridianos (rotas polares) e, de forma semelhante ao radar, fazem um rastreio da Terra. Como se movem muito rapidamente em comparação com a Terra “estacionária”, o princípio Doppler também funciona aqui. O sistema DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) tem cobertura global, pois as órbitas dos satélites formam uma espécie de grade em torno da Terra, que gira sobre o seu eixo dentro desta estrutura.