Golven en geluid
Doppler — naderende bron
Druk op Start — verhoog de bronsnelheid v_s richting de waarnemer; f′ stijgt boven 440 Hz.
Doppler — naderende bron — interactieve Golven en geluid-simulatie. Druk op Start — verhoog de bronsnelheid v_s richting de waarnemer; f′ stijgt boven 440 Hz. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Dopplereffect
Een bewegende bron comprimeert de golffronten vóór zich, wat de waargenomen frequentie verhoogt.
Wanneer de bron een stilstaande waarnemer nadert, wordt elke volgende top dichter bij de waarnemer uitgezonden en komt hij vaker aan dan de uitgezonden frequentie.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Naderen → hogere f′
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Een geluidsbron beweegt naar een stilstaande luisteraar terwijl hij een constante toon uitzendt. Hoort de luisteraar een hogere, lagere of dezelfde toonhoogte als de echte frequentie van de bron?
Voorspellingen om te wegen
- De luisteraar hoort een hogere toonhoogte dan de echte frequentie van de bron.
- De luisteraar hoort exact dezelfde toonhoogte.
- De luisteraar hoort een lagere toonhoogte.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Bronfrequentie f (Hz)
- Bronsnelheid v_s (m/s)
Wat je meet:
- Waargenomen frequentie f′ (Hz)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling doppler-approach en druk op Herstel. De bron zendt 440 Hz uit in lucht van 20°C; de luisteraar staat stil.
- Zet de aflezing van de waargenomen frequentie bij de waarnemer aan.
- Stel voor elke meting de naderingssnelheid van de bron in en noteer de waargenomen frequentie.
Leidende vergelijking
Doppler-effect (bewegende bron) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Een bron die naar een stilstaande luisteraar beweegt perst de golffronten vóór zich samen, waardoor de frequentie die de luisteraar hoort stijgt: f′ = f·c/(c − v_s).
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting f′ = f·c/(c − v_s) uit met c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s voor lucht van 20°C. Vergelijk met de tabel.
- Leg uit waarom f′ blijft toenemen naarmate v_s groeit en wat er met de formule (en met het geluid) gebeurt als v_s ooit de geluidssnelheid c bereikt.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Een ambulancesirene klinkt hoger als hij nadert en zakt plotseling in toonhoogte als hij passeert en zich verwijdert. Gebruik de tekenconventie van de Doppler-formule om die daling te verklaren.
- Dit experiment behandelt alleen een naderende bron. Als de bron zich in plaats daarvan verwijderde, verwacht je dan dat (c − v_s) in de noemer (c + v_s) wordt? Leg uit wat dat met f′ doet.
- 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
- Welkom bij Doppler-nadering
- Selecteer de waarnemer
- Druk op Start
- Stijgende toonhoogte
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.