Effetto Doppler: sorgente in avvicinamento
1 · Prevedi
Una sorgente sonora si muove verso un ascoltatore fermo emettendo un tono costante. L'ascoltatore sente un tono più alto, più basso o uguale alla vera frequenza della sorgente?
- L'ascoltatore sente un tono più alto della vera frequenza.
- L'ascoltatore sente esattamente lo stesso tono.
- L'ascoltatore sente un tono più basso.
2 · Configurazione
- Apri il preset Doppler in avvicinamento e premi Reimposta. La sorgente emette 440 Hz in aria a 20°C; l'ascoltatore è fermo.
- Attiva la lettura della frequenza osservata.
- Imposta la velocità di avvicinamento della sorgente per ogni prova e registra la frequenza osservata.
3 · Raccogli dati
| Frequenza sorgente f (Hz) | Velocità sorgente v_s (m/s) | Frequenza osservata f′ (Hz) |
|---|---|---|
| 440.00 | 20.00 | |
| 440.00 | 35.00 | |
| 440.00 | 50.00 |
Traccia f′ (asse y) contro v_s (asse x) per le tre prove.
4 · Analizza
- Per una prova, calcola f′ = f·c/(c − v_s) usando c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s per l'aria a 20 °C. Confronta con la tabella.
- Spiega perché f′ continua a salire con v_s, e cosa accadrebbe alla formula (e al suono) se v_s raggiungesse la velocità del suono c.
5 · Estendi
- Una sirena suona più acuta in avvicinamento e cala di colpo quando passa e si allontana. Usa la convenzione dei segni della formula Doppler per spiegare il calo.
- Questo esperimento copre solo una sorgente in avvicinamento. Se si allontanasse, ti aspetteresti che (c − v_s) al denominatore diventi (c + v_s)? Spiega cosa fa ciò a f′.
La fisica dietro questo esperimento
Effetto Doppler (sorgente mobile)
Una sorgente in movimento verso un ascoltatore fermo comprime i fronti d'onda davanti a sé, alzando la frequenza che l'ascoltatore sente: f′ = f·c/(c − v_s).