Aallot ja ääni
Doppler – lähestyvä lähde
Paina Toista – nosta lähteen v_s havaitsijaa kohti; f′ nousee arvon 440 Hz ylle.
Doppler – lähestyvä lähde – interaktiivinen Aallot ja ääni-simulaatio. Paina Toista – nosta lähteen v_s havaitsijaa kohti; f′ nousee arvon 440 Hz ylle. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Doppler-ilmiö
Liikkuva lähde puristaa edessään olevia aaltojen rintamia, mikä nostaa havaittua taajuutta.
Kun lähde lähestyy paikallaan olevaa havaitsijaa, jokainen seuraava huippu emittoituaan läheisemmästä kohdasta ja saapuu useammin kuin emittoitu taajuus.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Lähestyy → suurempi f′
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Äänilähde liikkuu paikallaan olevan kuulijan kohti emitoiden vakaata säveltä. Kuuleeko kuulija korkeamman, matalamman vai saman sävelkorkeuden kuin lähteen todellinen taajuus?
Punniteltavat ennusteet
- Kuulija kuulee korkeamman sävelkorkeuden kuin lähteen todellinen taajuus.
- Kuulija kuulee täsmälleen saman sävelkorkeuden.
- Kuulija kuulee matalamman sävelkorkeuden.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Lähteen taajuus f (Hz)
- Lähteen nopeus v_s (m/s)
Mitä mittaat:
- Havaittu taajuus f′ (Hz)
Miten tutkimus etenee
- Avaa doppler-approach-esiasetus ja paina Nollaa. Lähde emitoi 440 Hz:ää 20 °C:n ilmassa; kuulija on paikallaan.
- Ota käyttöön havaitun taajuuden lukema havaitsijalla.
- Aseta lähteen lähestymisnopeus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa havaittu taajuus.
Hallitseva yhtälö
Doppler-ilmiö (liikkuva lähde) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Paikallaan olevan kuulijan kohti liikkuva lähde puristaa edellään olevia aaltojen rintamia nostaten kuulijan kuulemaa taajuutta: f′ = f·c/(c − v_s).
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske f′ = f·c/(c − v_s) käyttäen c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s arvolle 20 °C ilma. Vertaa taulukkoon.
- Selitä, miksi f′ jatkaa kasvamista, kun v_s kasvaa, ja mitä kaavalle (ja äänelle) tapahtuisi, jos v_s koskaan saavuttaisi äänen nopeuden c.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Ambulanssin sireeni kuulostaa korkeammalta sävelkorkeudeltaan lähestyessään ja laskee äkillisesti ohitettuaan ja loitontuessaan. Käytä Doppler-kaavan etumerkkisopimusta selittääksesi laskun.
- Tämä koe kattaa vain lähestyvän lähteen. Jos lähde loittonisi sen sijaan, odotatko denominääristä (c − v_s) muuttuvan muotoon (c + v_s)? Selitä, mitä se tekee f′:lle.
- 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
- Tervetuloa Doppler-lähestymiseen
- Valitse havaitsija
- Paina Toista
- Nouseva sävelkorkeus
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →