파동과 소리
도플러 — 접근하는 음원
재생을 누르세요 — 음원 속도 v_s를 관측자 쪽으로 높이면 f′가 440 Hz보다 커집니다.
도플러 — 접근하는 음원 — 인터랙티브 파동과 소리 시뮬레이션. 재생을 누르세요 — 음원 속도 v_s를 관측자 쪽으로 높이면 f′가 440 Hz보다 커집니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
도플러 효과
움직이는 음원은 앞쪽에서 파면을 압축하여 관측 진동수를 높입니다.
음원이 정지한 관찰자에게 접근할 때, 연속된 파봉이 더 가까운 위치에서 방출되어 방출 진동수보다 더 자주 도달합니다.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- 접근 → f′ 증가
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
음원은 일정한 톤을 방출하면서 고정된 청취자를 향해 이동합니다. 청취자는 소스의 실제 진동수보다 더 높거나, 더 낮거나, 동일한 피치를 듣습니까?
검토할 예측
- 청취자는 소스의 실제 진동수보다 더 높은 음조를 듣습니다.
- 청취자는 정확히 동일한 피치를 듣습니다.
- 청취자는 더 낮은 음조를 듣습니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 소스 진동수 f (Hz)
- 소스 속도 v_s (m/s)
측정하는 것:
- 관측된 진동수 f′ (Hz)
실험 진행 방법
- doppler-approach 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 소스는 20°C 공기에서 440Hz를 방출합니다. 청취자는 고정되어 있습니다.
- 관측자 위치에서의 관측 진동수 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대해 소스의 접근 속도를 설정하고 관찰된 빈도를 기록합니다.
지배방정식
도플러 효과(이동 소스) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
정지해 있는 청자를 향해 움직이는 음원은 그 앞의 파면을 압축하여 청자가 듣는 진동수를 높입니다. f' = f·c/(c − v_s).
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에서는 20°C 공기에 대해 c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s를 사용하여 f′ = f·c/(c − v_s)를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
- v_s가 커짐에 따라 f′가 계속 증가하는 이유와 v_s가 음속 c에 도달하면 공식(및 소리)에 어떤 일이 발생하는지 설명하십시오.
실험 밖에서의 활용
- 구급차 사이렌은 다가올 때 더 높은 음으로 들리다가, 지나쳐 멀어질 때 갑자기 음이 낮아집니다. 도플러 공식의 부호 규칙을 이용해 이 음 하락을 설명하세요.
- 이 실험은 접근하는 소스에만 적용됩니다. 소스가 대신 멀어진다면 분모에서 (c − v_s)가 (c + v_s)가 될 것으로 예상하십니까? 그것이 f′에 어떤 영향을 미치는지 설명해보세요.
- 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
- 도플러 — 접근에 오신 것을 환영합니다
- 관찰자 선택
- 재생을 누르세요
- 음높이 상승
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.