Dopplereffekten: En källa närmar sig en lyssnare

1 · Förutsäg

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?

• Lyssnaren hör en högre tonhöjd än källans verkliga frekvens.
• Lyssnaren hör exakt samma tonhöjd.
• Lyssnaren hör en lägre tonhöjd.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Doppler – närmande källa och tryck på Återställ. Källan avger 440 Hz i luft vid 20°C; lyssnaren är stillastående.
2. Aktivera avläsningen av observerad frekvens hos observatören.
3. Ställ in källans närmandehastighet för varje försök och notera den observerade frekvensen.

3 · Samla data

Rita den observerade frekvensen f′ (y-axeln) mot källhastigheten v_s (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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′.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik