Hiệu ứng Doppler: Nguồn tiếp cận người nghe
1 · Dự đoán
Người nghe có nghe thấy cao độ cao hơn, thấp hơn hay giống với tần số thực của nguồn không?
- Người nghe nghe thấy âm vực cao hơn tần số thực của nguồn.
- Người nghe nghe thấy cùng một cao độ.
- Người nghe nghe thấy âm vực thấp hơn.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước phương pháp doppler và nhấn Đặt lại. Nguồn phát ra tần số 440 Hz trong không khí 20°C; người nghe đứng yên.
- Cho phép đọc tần số quan sát được ở người quan sát.
- Đặt tốc độ tiếp cận của nguồn cho mỗi lần thử và ghi lại tần số quan sát được.
3 · Thu thập dữ liệu
| Tần số nguồn f (Hz) | Tốc độ nguồn v_s (m/s) | Tần số quan sát được f′ (Hz) |
|---|---|---|
| 440.00 | 20.00 | |
| 440.00 | 35.00 | |
| 440.00 | 50.00 |
Vẽ biểu đồ tần số quan sát được f′ (trục y) theo tốc độ nguồn v_s (trục x) cho ba lần thử của bạn.
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính f′ = f·c/(c − v_s) bằng cách sử dụng c = 331.3 ·√(1 + 20 /273.15) m/s cho không khí 20 °C. So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao f′ tiếp tục tăng khi v_s tăng, và điều gì sẽ xảy ra với công thức (và với âm thanh) nếu v_s đạt tới tốc độ âm thanh c.
5 · Gia hạn
- Tiếng còi xe cứu thương có cao độ cao hơn khi đến gần và giảm đột ngột khi xe đi qua và lùi xa.
- Thí nghiệm này chỉ bao gồm một nguồn tiếp cận. Thay vào đó, nếu nguồn đang di chuyển đi xa, bạn có mong đợi (c − v_s) trở thành (c + v_s) trong mẫu số không? Giải thích điều đó có tác dụng gì với f′.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Hiệu ứng Doppler (nguồn chuyển động)
Một nguồn chuyển động về phía người nghe đứng yên sẽ nén các mặt sóng phía trước nó, làm tăng tần số mà người nghe nghe được: f′ = f·c/(c − v_s).
Sóng & Âm thanh
- Sóng truyền trên dây: Tốc độ, tần số và bước sóng
- Nhịp: Hai tần số gần nhau giao thoa
- Sóng dừng: Sóng hài trên dây cố định
- Cường độ âm thanh và định luật nghịch đảo bình phương
- Thang đo Decibel: Nén một phạm vi cường độ lớn
- Âm sắc: Thành phần họa âm của một âm phức
- Cộng hưởng ống mở: Độ dài quyết định cao độ