Fale i dźwięk
Doppler — źródło zbliżające się
Naciśnij Play — zwiększ v_s źródła ku obserwatorowi; f′ rośnie powyżej 440 Hz.
Doppler — źródło zbliżające się — interaktywna symulacja: Fale i dźwięk. Naciśnij Play — zwiększ v_s źródła ku obserwatorowi; f′ rośnie powyżej 440 Hz. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Efekt Dopplera
Ruchome źródło ściska czoła fal przed sobą, podnosząc obserwowaną częstotliwość.
Gdy źródło zbliża się do nieruchomego obserwatora, każdy kolejny grzbiet emitowany jest z bliższej pozycji i przychodzi częściej niż emitowana częstotliwość.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Zbliżanie → wyższe f′
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Źródło dźwięku zbliża się do nieruchomego słuchacza, emitując stały ton. Czy słuchacz słyszy wyższy, niższy czy ten sam ton niż prawdziwa częstotliwość źródła?
Prognozy do rozważenia
- Słuchacz słyszy wyższy ton niż prawdziwa częstotliwość źródła.
- Słuchacz słyszy dokładnie ten sam ton.
- Słuchacz słyszy niższy ton.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Częstotliwość źródła f (Hz)
- Prędkość źródła v_s (m/s)
Co mierzysz:
- Częstotliwość obserwowana f′ (Hz)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset Dopplera i naciśnij Reset. Źródło emituje 440 Hz w powietrzu 20°C; słuchacz jest nieruchomy.
- Włącz odczyt obserwowanej częstotliwości u obserwatora.
- Ustaw prędkość zbliżania źródła dla każdej próby i zapisz częstotliwość obserwowaną.
Równanie rządzące
Efekt Dopplera (ruchome źródło) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Źródło poruszające się ku nieruchomemu słuchaczowi upycha fale przed sobą, podnosząc słyszaną częstotliwość: f′ = f·c/(c − v_s).
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz f′ = f·c/(c − v_s), używając c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s dla powietrza w 20 °C. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego f′ wciąż rośnie ze wzrostem v_s, i co stałoby się ze wzorem (i z dźwiękiem), gdyby v_s kiedykolwiek osiągnęło prędkość dźwięku c.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Syrena karetki brzmi wyżej w zbliżaniu i nagle opada wysokością, gdy mija i się oddala. Użyj konwencji znaków wzoru Dopplera, by wyjaśnić ten spadek.
- Ten eksperyment obejmuje tylko zbliżające się źródło. Gdyby źródło się oddalało, czy oczekujesz, że (c − v_s) zamieni się w (c + v_s) w mianowniku? Wyjaśnij, co to robi z f′.
- 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
- Witamy w Dopplerze
- Zaznacz obserwatora
- Naciśnij Play
- Rosnąca wysokość
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →