Vlny a zvuk
Doppler — približujúci sa zdroj
Stlač Prehrať — zdvihni v_s zdroja smerom k pozorovateľovi; f′ stúpne nad 440 Hz.
Doppler — približujúci sa zdroj — interaktívna simulácia Vlny a zvuk. Stlač Prehrať — zdvihni v_s zdroja smerom k pozorovateľovi; f′ stúpne nad 440 Hz. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Dopplerov jav
Pohybujúci sa zdroj stláča vlnové fronty pred sebou, čím zvyšuje pozorovanú frekvenciu.
Keď sa zdroj približuje k stojacemu pozorovateľovi, každý ďalší hrebeň je vyžiarený z bližšej pozície a prichádza častejšie než vyžiarená frekvencia.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Približovanie → vyššia f′
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Zdroj zvuku sa hýbe smerom k stojacemu poslucháčovi a vysiela stály tón. Počuje poslucháč vyššiu, nižšiu alebo rovnakú výšku tónu ako skutočná frekvencia zdroja?
Predikcie na zváženie
- Poslucháč počuje vyššiu výšku tónu než skutočná frekvencia zdroja.
- Poslucháč počuje presne rovnakú výšku tónu.
- Poslucháč počuje nižšiu výšku tónu.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Frekvencia zdroja f (Hz)
- Rýchlosť zdroja v_s (m/s)
Čo meriaš:
- Pozorovaná frekvencia f′ (Hz)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Dopplerov jav — približovanie a stlač Resetovať. Zdroj vysiela 440 Hz vo vzduchu 20 °C; poslucháč stojí.
- Zapni odčítanie pozorovanej frekvencie u pozorovateľa.
- Nastav rýchlosť približovania zdroja pre každý pokus a zaznamenaj pozorovanú frekvenciu.
Riadiaca rovnica
Dopplerov jav (pohybujúci sa zdroj) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
Zdroj pohybujúci sa k stojacemu poslucháčovi stláča vlnové fronty pred sebou, čím zvyšuje frekvenciu, ktorú poslucháč počuje: f′ = f·c/(c − v_s).
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj f′ = f·c/(c − v_s) s c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s pre vzduch 20 °C. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo f′ stále rastie, keď v_s rastie, a čo by sa stalo so vzorcom (a so zvukom), keby v_s kedy dosiahlo rýchlosť zvuku c.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Siréna sanitky znie vyššie, keď sa približuje, a prudko klesá vo výške, keď prejde a vzďaľuje sa. Použi konvenciu znamienok Dopplerovho vzorca na vysvetlenie poklesu.
- Tento experiment pokrýva len približujúci sa zdroj. Keby sa zdroj pohyboval preč, očakával by si, že (c − v_s) sa v menovateli stane (c + v_s)? Vysvetli, čo to urobí s 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
- Vitaj pri približovaní (Doppler)
- Vyber pozorovateľa
- Stlač Prehrať
- Stúpajúca výška tónu
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →