Vlnění a zvuk
Doppler — přibližující se zdroj
Stiskni Spustit — zvyš v_s zdroje směrem k pozorovateli; f′ stoupá nad 440 Hz.
Doppler — přibližující se zdroj — interaktivní simulace Vlnění a zvuk. Stiskni Spustit — zvyš v_s zdroje směrem k pozorovateli; f′ stoupá nad 440 Hz. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Dopplerův jev
Pohybující se zdroj stlačuje vlnoplochy před sebou a zvyšuje pozorovanou frekvenci.
Když se zdroj přibližuje k stojícímu pozorovateli, je každý následující hřeben vyzrán z bližší pozice a přichází častěji, než je vysílaná frekvence.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Přibližování → vyšší f′
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Zdroj zvuku se přibližuje ke stojícímu posluchači a vysílá stálý tón. Slyší posluchač vyšší, nižší, nebo stejnou výšku než je skutečná frekvence zdroje?
Predikce k zvážení
- Posluchač slyší vyšší výšku než skutečná frekvence zdroje.
- Posluchač slyší přesně stejnou výšku.
- Posluchač slyší nižší výšku.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Frekvence zdroje f (Hz)
- Rychlost zdroje v_s (m/s)
Co měříš:
- Pozorovaná frekvence f′ (Hz)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu doppler-approach a stiskni Resetovat. Zdroj vysílá 440 Hz ve vzduchu 20°C; posluchač stojí.
- Zapni odečet pozorované frekvence u pozorovatele.
- Nastav rychlost přiblížení zdroje pro každý pokus a zapiš pozorovanou frekvenci.
Řídící rovnice
Dopplerův jev (pohybující se zdroj) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Zdroj pohybující se ke stojícímu posluchači stlačuje vlnoplochy před sebou a zvyšuje frekvenci, kterou posluchač slyší: f′ = f·c/(c − v_s).
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti f′ = f·c/(c − v_s) s c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s pro vzduch 20°C. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč f′ pořád roste, jak roste v_s, a co by se stalo se vzorcem (a se zvukem), kdyby v_s někdy dosáhlo rychlosti zvuku c.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Siréna sanitky zní výše, jak se přibližuje, a náhle klesne ve výšce, když projede a vzdaluje se. Použij znaménkovou konvenci Dopplerova vzorce a vysvětli ten pokles.
- Tento experiment pokrývá jen přibližující se zdroj. Kdyby se zdroj místo toho vzdaloval, očekával bys, že (c − v_s) se ve jmenovateli stane (c + v_s)? Vysvětli, co to dělá s f′.
- 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
- Vítej v Dopplerově přiblížení
- Vyber pozorovatele
- Stiskni Spustit
- Stoupající výška
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →