Vågor och ljud
Doppler — närmande källa
Tryck på Spela — höj källans v_s mot observatören; f′ stiger över 440 Hz.
Doppler — närmande källa — interaktiv Vågor och ljud-simulering. Tryck på Spela — höj källans v_s mot observatören; f′ stiger över 440 Hz. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
dopplereffekt
En rörlig källa komprimerar vågfronterna framför sig, vilket höjer den observerade frekvensen.
När källan närmar sig en stillastående observatör sänds varje ny topp ut från en närmare position och anländer tätare än den utsända frekvensen.
- f′ = f · c/(c − v_s)
- Närmar sig → högre f′
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En ljudkälla rör sig mot en stillastående lyssnare medan den avger en jämn ton. Hör lyssnaren en högre, lägre eller samma tonhöjd som källans verkliga frekvens?
Förutsägelser att väga
- Lyssnaren hör en högre tonhöjd än källans verkliga frekvens.
- Lyssnaren hör exakt samma tonhöjd.
- Lyssnaren hör en lägre tonhöjd.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Källfrekvens f (Hz)
- Källhastighet v_s (m/s)
Det du mäter:
- Observerad frekvens f′ (Hz)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Doppler – närmande källa och tryck på Återställ. Källan avger 440 Hz i luft vid 20°C; lyssnaren är stillastående.
- Aktivera avläsningen av observerad frekvens hos observatören.
- Ställ in källans närmandehastighet för varje försök och notera den observerade frekvensen.
Styrande ekvation
Dopplereffekten (rörlig källa) — f′ = f·(c + v_o)/(c − v_s)
En källa som rör sig mot en stillastående lyssnare pressar ihop vågfronterna framför sig, vilket höjer frekvensen lyssnaren hör: f′ = f·c/(c − v_s).
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök f′ = f·c/(c − v_s) med c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s för luft vid 20°C. Jämför med tabellen.
- Förklara varför f′ fortsätter öka när v_s växer, och vad som skulle hända med formeln (och med ljudet) om v_s någon gång nådde ljudhastigheten c.
Var det här syns utanför labbet
- En ambulanssiren låter högre när den närmar sig och faller plötsligt i tonhöjd när den passerar och avlägsnar sig. Använd dopplerformelns teckenkonvention för att förklara fallet.
- Detta experiment täcker bara en närmande källa. Om källan i stället rörde sig bort, skulle du förvänta dig att (c − v_s) blir (c + v_s) i nämnaren? Förklara vad det gör med 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
- Välkommen till Dopplereffekt vid närmande
- Välj observatören
- Tryck på Spela upp
- Stigande tonhöjd
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.