TwiddleLab / Физика / Волны и звук
Эффект Доплера
Что ты узнаешь
- Движущийся источник сжимает гребни впереди и растягивает их позади: это эффект Доплера.
- Когда звук приближается, он выше; удаляется, ниже. В неподвижном воздухе впереди слышимая f = f × v ÷ (v − u).
- Водитель движется вместе с сиреной и не слышит изменения. Радары и астрономы используют тот же сдвиг.
Как идёт урок
Сирена скорой падает по высоте ровно в момент, когда машина проезжает мимо. Слышит ли это падение водитель?
Двигай сирену. Что происходит с её гребнями?
Теперь послушай. Скорая проезжает мимо тебя.
Эффект Доплера.
Эффект Доплера: движущийся источник отправляет гребни ближе друг к другу впереди и дальше позади.
Близкие гребни доходят до тебя чаще: частота выше. Если источник едет прямо на тебя со скоростью u: слышимая f = f × v ÷ (v − u); если удаляется: f × v ÷ (v + u).
Это работает и для света: звёзды, летящие к нам, выглядят чуть голубее, удаляющиеся чуть краснее.
Упрощение: неподвижный воздух, источник едет прямо к тебе или от тебя медленнее звука.
С какой скоростью должна ехать машина, чтобы её гудок впереди звучал на 10 % выше?
Слышимая f ÷ f = v ÷ (v − u). Для 1,10 нужно v − u = 343 ÷ 1,10 = 312, значит, u ≈ 31 м/с.
Игра: радар. Поймай машины, которые едут быстрее 60 км/ч, по высоте гудка.
Каждый гудок играет 400 Гц. Слушай или читай ноту.
Космос: в свете звёзд есть тёмные линии в известных местах. Какая звезда летит к нам?
Звезда, летящая к нам, сжимает свои световые волны, как сирена сжимает звук: длины волн короче, поэтому каждая тёмная линия сдвигается к фиолетовому концу.
Эта сирена едет влево. Поставь три её последних гребня на правильные места.
Гребень расходится от точки, где его отправили, а не от того места, где сирена сейчас. С тех пор сирена сдвинулась влево, поэтому центры старых гребней правее.
Вернёмся к ставке: послушай сирену как водитель, потом как ты.
Предыдущий урок: Резонанс: толкай вовремя · Следующий урок: Проект: собери инструмент · Часть курса: Волны и звук
Уроки интерактивные и работают на JavaScript. Включи его, чтобы играть.