الموجات والصوت
دوبلر — مصدر مقترب
اضغط تشغيل — ارفع سرعة المصدر v_s نحو المستمع؛ ترتفع f′ فوق 440 Hz.
دوبلر — مصدر مقترب — محاكاة الموجات والصوت تفاعلية. اضغط تشغيل — ارفع سرعة المصدر v_s نحو المستمع؛ ترتفع f′ فوق 440 Hz. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
تأثير دوبلر
المصدر المتحرك يضغط جبهات الموجة أمامه، رافعًا التردد المسموع.
حين يقترب المصدر من مستمع ساكن، تُبث كل قمة تالية من موضع أقرب، فاصلة أكثر تكرارًا من التردد المبثوث.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- اقتراب → f′ أعلى
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
يتحرك مصدر صوت نحو مستمع ساكن وهو يصدر نغمة ثابتة. هل يسمع المستمع طبقة أعلى أم أدنى أم مطابقة لتردد المصدر الحقيقي؟
توقعات للموازنة
- يسمع المستمع طبقة أعلى من تردد المصدر الحقيقي.
- يسمع المستمع الطبقة نفسها بالضبط.
- يسمع المستمع طبقة أدنى.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- تردد المصدر f (Hz)
- سرعة المصدر v_s (m/s)
ما تقيسه:
- التردد المسموع f′ (Hz)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة دوبلر للاقتراب واضغط إعادة. يصدر المصدر 440 Hz في هواء 20°C؛ والمستمع ساكن.
- فعّل قراءة التردد المسموع عند المستمع.
- اضبط سرعة اقتراب المصدر لكل تجربة وسجل التردد المسموع.
المعادلة الحاكمة
تأثير دوبلر (مصدر متحرك) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
المصدر المتحرك نحو مستمع ثابت يضغط الجبهات الموجية أمامه، رافعًا التردد الذي يسمعه المستمع: f′ = f·c/(c − v_s).
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب f′ = f·c/(c − v_s) باستخدام c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s لهواء بدرجة 20°C. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يستمر f′ في الازدياد مع نمو v_s، وماذا يحدث للصيغة (وللصوت) لو بلغت v_s سرعة الصوت c.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- صفارة الإسعاف تبدو أعلى طبقة وهي تقترب ثم تهبط هبوطًا مفاجئًا حين تجتاز وتبتعد. استخدم اصطلاح الإشارة في صيغة دوبلر لتفسير الهبوط.
- تغطي هذه التجربة مصدرًا مقتربًا فقط. لو كان المصدر مبتعدًا بدلًا، أتتوقع أن يصير (c − v_s) في المقام (c + v_s)؟ اشرح ماذا يفعل ذلك بـf′.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.5 Doppler effect
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- أهلًا بك في دوبلر للاقتراب
- حدد المستمع
- اضغط تشغيل
- طبقة ترتفع
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.