도플러 효과: 청취자에게 접근하는 소스

1 · 예측

음원은 일정한 톤을 방출하면서 고정된 청취자를 향해 이동합니다. 청취자는 소스의 실제 진동수보다 더 높거나, 더 낮거나, 동일한 피치를 듣습니까?

• 청취자는 소스의 실제 진동수보다 더 높은 음조를 듣습니다.
• 청취자는 정확히 동일한 피치를 듣습니다.
• 청취자는 더 낮은 음조를 듣습니다.

2 · 설정

1. doppler-approach 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 소스는 20°C 공기에서 440Hz를 방출합니다. 청취자는 고정되어 있습니다.
2. 관측자 위치에서의 관측 진동수 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대해 소스의 접근 속도를 설정하고 관찰된 빈도를 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 관측 진동수 f′(y축)를 음원 속력 v_s(x축)에 대해 그래프로 그리세요.

4 · 분석

1. 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.
2. v_s가 커짐에 따라 f′가 계속 증가하는 이유와 v_s가 음속 c에 도달하면 공식(및 소리)에 어떤 일이 발생하는지 설명하십시오.

5 · 확장

1. 구급차 사이렌은 다가올 때 더 높은 음으로 들리다가, 지나쳐 멀어질 때 갑자기 음이 낮아집니다. 도플러 공식의 부호 규칙을 이용해 이 음 하락을 설명하세요.
2. 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.

이 실험의 물리학

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