Ondes et son
Doppler — source qui s'approche
Appuyez sur Lecture — augmentez v_s de la source vers l'observateur ; f′ dépasse 440 Hz.
Doppler — source qui s'approche — simulation interactive de Ondes et son. Appuyez sur Lecture — augmentez v_s de la source vers l'observateur ; f′ dépasse 440 Hz. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Effet Doppler
Une source en mouvement comprime les fronts d'onde devant elle, augmentant la fréquence observée.
Quand la source s'approche d'un observateur immobile, chaque crête successive est émise depuis une position plus proche, arrivant plus fréquemment que la fréquence émise.
- Effet Doppler f′ = f · c/(c − v_s)
- Approche → f′ plus haute
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Une source sonore se déplace vers un auditeur immobile tout en émettant une tonalité constante. L'auditeur entend-il une tonalité plus haute, plus basse ou la même que la vraie fréquence de la source ?
Des pronostics à peser
- L'auditeur entend une tonalité plus haute que la vraie fréquence de la source.
- L'auditeur entend exactement la même tonalité.
- L'auditeur entend un ton plus grave.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Fréquence source f (Hz)
- Vitesse de la source vs_s (m/s)
Ce que vous mesurez :
- Fréquence observée f′ (Hz)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage de l’approche Doppler et appuyez sur Réinitialiser. La source émet 440 Hz dans l'air 20°C ; l'auditeur est immobile.
- Activez la lecture de la fréquence observée chez l’observateur.
- Réglez la vitesse d’approche de la source pour chaque essai et enregistrez la fréquence observée.
Équation gouvernante
Effet Doppler (source mobile) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Une source se déplaçant vers un auditeur stationnaire comprime les fronts d'onde devant elle, augmentant la fréquence que l'auditeur entend : f′ = f·c/(c − v_s).
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez f′ = f·c/(c − v_s) en utilisant c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s pour l'air 20°C. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi f′ continue d'augmenter à mesure que v_s grandit, et qu'arriverait-il à la formule (et au son) si v_s atteignait un jour la vitesse du son c.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Une sirène d'ambulance sonne plus haut à mesure qu'elle s'approche et diminue soudainement à mesure qu'elle passe et recule. Utilisez la convention des signes de la formule Doppler pour expliquer la chute.
- Cette expérience ne couvre qu'une source qui s'approche. Si la source s'éloignait à la place, vous attendriez-vous à ce que (c − v_s) devienne (c + v_s) au dénominateur ? Expliquez ce que cela fait à 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
- Bienvenue dans l'effet Doppler : approche
- Sélectionnez l'observateur
- Appuyez sur Lecture
- hauteur montante
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
Ouvrir le laboratoire interactif →
Télécharger la fiche de laboratoire →