Κύματα και ήχος
Doppler — πλησίαζουσα πηγή
Πάτησε Αναπαραγωγή — αύξησε το v_s της πηγής προς τον παρατηρητή· το f′ ανεβαίνει πάνω από 440 Hz.
Doppler — πλησίαζουσα πηγή — διαδραστική προσομοίωση Κύματα και ήχος. Πάτησε Αναπαραγωγή — αύξησε το v_s της πηγής προς τον παρατηρητή· το f′ ανεβαίνει πάνω από 440 Hz. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Φαινόμενο Doppler
Μια κινούμενη πηγή συμπιέζει τα κυματικά μέτωπα μπροστά της, αυξάνοντας την παρατηρούμενη συχνότητα.
Όταν η πηγή πλησιάζει ακίνητο παρατηρητή, κάθε επόμενη κορυφή εκπέμπεται από πιο κοντινή θέση, φτάνοντας συχνότερα από τη συχνότητα εκπομπής.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Προσέγγιση → μεγαλύτερη f′
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Μια ηχητική πηγή κινείται προς ακίνητο ακροατή εκπέμποντας σταθερό τόνο. Ακούει ο ακροατής υψηλότερο, χαμηλότερο ή ίδιο τονικό ύψος με την πραγματική συχνότητα της πηγής;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Ο ακροατής ακούει υψηλότερο τονικό ύψος από την πραγματική συχνότητα της πηγής.
- Ο ακροατής ακούει ακριβώς το ίδιο τονικό ύψος.
- Ο ακροατής ακούει χαμηλότερο τονικό ύψος.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Συχνότητα πηγής f (Hz)
- Ταχύτητα πηγής v_s (m/s)
Τι μετράς:
- Παρατηρούμενη συχνότητα f′ (Hz)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή doppler-approach και πάτησε Επαναφορά. Η πηγή εκπέμπει 440 Hz σε αέρα 20°C· ο ακροατής είναι ακίνητος.
- Ενεργοποίησε την ένδειξη παρατηρούμενης συχνότητας στον παρατηρητή.
- Ρύθμισε την ταχύτητα προσέγγισης της πηγής για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την παρατηρούμενη συχνότητα.
Κυρίαρχη εξίσωση
Φαινόμενο Doppler (κινούμενη πηγή) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Πηγή που κινείται προς ακίνητο ακροατή συμπιέζει τα κυματικά μέτωπα μπροστά της, ανεβάζοντας τη συχνότητα που ακούει ο ακροατής: f′ = f·c/(c − v_s).
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε f′ = f·c/(c − v_s) χρησιμοποιώντας c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s για αέρα 20°C. Σύγκρινε με τον πίνακα.
- Εξήγησε γιατί το f′ συνεχίζει να μεγαλώνει καθώς το v_s μεγαλώνει, και τι θα γινόταν με τον τύπο (και με τον ήχο) αν το v_s έφτανε ποτέ την ταχύτητα του ήχου c.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Μια σειρήνα ασθενοφόρου ακούγεται σε υψηλότερο τονικό ύψος καθώς πλησιάζει και πέφτει απότομα στο τονικό ύψος καθώς περνά και απομακρύνεται. Χρησιμοποίησε τη σύμβαση προσήμου του τύπου Doppler για να εξηγήσεις την πτώση.
- Αυτό το πείραμα καλύπτει μόνο πλησιάζουσα πηγή. Αν η πηγή απομακρυνόταν αντίθετα, θα περίμενες το (c − v_s) να γίνει (c + v_s) στον παρονομαστή; Εξήγησε τι κάνει αυτό στο 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
- Καλώς όρισες στην Προσέγγιση Doppler
- Επίλεξε τον παρατηρητή
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Ανεβαίνει το τονικό ύψος
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →