Effet Doppler  : une source s'approchant d'un auditeur

1 · Prédire

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 ?

• 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.

2 · Configurer

1. 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.
2. Activez la lecture de la fréquence observée chez l’observateur.
3. Réglez la vitesse d’approche de la source pour chaque essai et enregistrez la fréquence observée.

3 · Collecter les données

Tracez la fréquence observée f' (axe y) par rapport à la vitesse de la source v_s (axe x) pour vos trois essais.

4 · Analyser

1. 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.
2. 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.

5 · Approfondir

1. 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.
2. Expliquez l'effet que cela produit sur f′.

La physique derrière cette expérience

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