Wellen & Schall
Doppler — sich nähernde Quelle
Abspielen — erhöhe Quellgeschwindigkeit v_s zum Beobachter; f′ steigt über 440 Hz.
Doppler — sich nähernde Quelle — interaktive Wellen & Schall-Simulation. Abspielen — erhöhe Quellgeschwindigkeit v_s zum Beobachter; f′ steigt über 440 Hz. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Doppler-Effekt
Eine sich nähernde Quelle komprimiert die Wellenfronten und erhöht die beobachtete Frequenz.
Nähert sich die Quelle einem ruhenden Beobachter, wird jede folgende Welle von einer näheren Position ausgesendet und trifft häufiger ein als die emittierte Frequenz.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Annäherung → höheres f′
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Eine Schallquelle bewegt sich auf einen stationären Zuhörer zu und gibt dabei einen gleichmäßigen Ton ab. Hört der Zuhörer eine höhere, niedrigere oder dieselbe Tonhöhe wie die wahre Frequenz der Quelle?
Vorhersagen zum Abwägen
- Der Hörer hört eine höhere Tonhöhe als die wahre Frequenz der Quelle.
- Der Zuhörer hört genau die gleiche Tonhöhe.
- Der Zuhörer hört eine tiefere Tonhöhe.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Quellfrequenz f (Hz)
- Quellgeschwindigkeit v_s (m/s)
Was Sie messen:
- Beobachtete Frequenz f′ (Hz)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „Doppler-Annäherung“ und drücken Sie Zurücksetzen. Die Quelle strahlt 440 Hz in Luft bei 20 °C aus; der Zuhörer steht still.
- Aktivieren Sie die Anzeige der beobachteten Frequenz am Beobachter.
- Stellen Sie die Annäherungsgeschwindigkeit der Quelle für jeden Versuch ein und zeichnen Sie die beobachtete Häufigkeit auf.
Maßgebende Gleichung
Doppler-Effekt (bewegte Quelle) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Eine Quelle, die sich auf einen stationären Zuhörer zubewegt, komprimiert die Wellenfronten vor ihr und erhöht so die Frequenz, die der Zuhörer hört: f′ = f·c/(c − v_s).
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch f′ = f·c/(c − v_s) unter Verwendung von c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s für Luft bei 20 °C. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum f′ mit zunehmendem v_s weiter zunimmt und was mit der Formel (und dem Schall) passieren würde, wenn v_s jemals die Schallgeschwindigkeit c erreichen würde.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die Sirene eines Krankenwagens ertönt höher, wenn sie sich nähert, und nimmt plötzlich ab, wenn sie vorbeifährt und sich entfernt. Verwenden Sie die Vorzeichenkonvention der Doppler-Formel, um den Abfall zu erklären.
- Dieses Experiment deckt nur eine sich nähernde Quelle ab. Wenn sich die Quelle stattdessen entfernen würde, würden Sie dann erwarten, dass (c − v_s) im Nenner zu (c + v_s) wird? Erklären Sie, was das mit f′ macht.
- 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
- Willkommen beim Doppler-Effekt — Annäherung
- Beobachter auswählen
- Abspielen drücken
- Steigende Tonhöhe
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.