Uw winkelwagentje is leeg

Winkelen

Aantal: 0

Totaal: 0,00

0

Het dopplereffect

Het dopplereffect

Een naderende geluidsbron klinkt hoger dan een geluidsbron die zich verwijdert van de waarnemer.

Fysica

Gerelateerde items

Scènes

Het dopplereffect

  • golffronten van het uitgezonden geluid
  • waarnemer
  • geluid van de naderende auto
  • geluid van de zich verwijderende auto

Het dopplerffect

Het geluid van een naderende auto klinkt anders dan wanneer de auto zich verwijdert. Wanneer de auto nadert, klinkt het geluid hoger en wanneer de auto van je weg rijdt, is de toonhoogte lager dan bij een stilstaande auto. Dit verschijnsel wordt het dopplereffect genoemd.

Uitleg

  • f₀ = 200 Hz
  • f₂ = 200 Hz
  • f₁ = 200 Hz
  • λ₀ = 1,65 m
  • λ₂ = 1,65 m
  • λ₁ = 1,65 m
  • f₀ = 200 Hz - Frequentie (bij benadering) van het autogeluid. In werkelijkheid kan dit geluid uit meer dan één component bestaan.
  • f₂ = 208 Hz - Wanneer de auto nadert, hoort de waarnemer een geluid met een hogere frequentie.
  • f₁ = 192 Hz - Wanneer de auto zich verwijdert, hoort de waarnemer een geluid met een lagere frequentie.
  • λ₂ = 1,58 m - De golffronten hopen zich op voor de auto, de golflengte neemt af, de frequentie neemt toe, de golfsnelheid verandert niet.
  • λ₁ = 1,72 m - De golffronten ‘spreiden zich uit’ achter de auto, de golflengte neemt toe, de frequentie neemt af, de golfsnelheid verandert niet.
  • f₀ = 200 Hz - Frequentie (bij benadering) van het geluid van de auto. In werkelijkheid kan dit geluid uit meer dan één component bestaan.
  • f₂ = 218 Hz - Wanneer de auto nadert, hoort de waarnemer een geluid met een hogere frequentie.
  • f₁ = 184 Hz - Wanneer de auto zich verwijdert, hoort de waarnemer een geluid met een lagere frequentie.
  • λ₂ = 1,51 m - De golffronten hopen zich op voor de auto, de golflengte neemt af, de frequentie neemt toe, de golfsnelheid verandert niet.
  • λ₁ = 1,78 m - De golffronten 'spreiden zich uit' achter de auto, de golflengte neemt toe, de frequentie neemt af, de golfsnelheid verandert niet.
  • f₀ = 200 Hz - Frequentie (bij benadering) van het geluid van de auto. In werkelijkheid bestaat dit geluid niet uit slechts uit één frequentie.
  • f₂ = 240 Hz - Wanneer de auto nadert, hoort de waarnemer een geluid met een hogere frequentie.
  • f₁ = 171 Hz - Wanneer de auto zich verwijdert, hoort de waarnemer een geluid met een lagere frequentie.
  • λ₂ = 1,37 m - De golffronten hopen zich op voor de auto, de golflengte neemt af, de frequentie neemt toe, de golfsnelheid verandert niet.
  • λ₁ = 1,92 m - De golffronten 'spreiden zich uit' achter de auto, de golflengte neemt toe, de frequentie neemt af, de golfsnelheid verandert niet.

Uitleg

Het dopplereffect ontstaat doordat de snelheid van de geluidsgolven onafhankelijk is van de snelheid van de geluidsbron.

De geluidsgolven die door een auto worden afgegeven, of deze nu stationair draait of rijdt, planten zich voort met een constante snelheid die kenmerkend is voor het medium waar ze doorheen gaan. Wanneer de geluidsbron beweegt, hopen de golffronten zich daarom op voor de bron en spreiden ze zich erachter uit.

Als gevolg van de ophoping de golven wordt de golflengte van de geluidsgolven kleiner. Aangezien het product van de golflengte en de frequentie gelijk is aan de (constante) snelheid van de golven, neemt de frequentie toe. Zo ontstaat een hoger geluid. Precies het tegenovergestelde gebeurt achter de geluidsbron: de golflengte neemt toe en de frequentie neemt af, wat een lager geluid oplevert.

Hetzelfde verschijnsel doet zich voor wanneer het de waarnemer is die beweegt in plaats van de bron.

Supersonische knal

  • kegelvormige schokgolf - Wanneer de geluidsbron sneller gaat dan de snelheid van het geluid, vormen de golffronten een kegel. Hier wordt de amplitude van het geluid zeer groot en de waarnemer over wie de ‘kegel van Mach’ heen gaat, kan een supersonische knal horen.
  • hyperbool - Waar de kegelvormige schokgolf het wateroppervlak snijdt, vormt deze een hyperbool.
  • supersonische knal

Supersonische knal

Als de geluidsbron, bijvoorbeeld een vliegtuig, zo snel beweegt dat hij de geluidssnelheid van het medium waar hij doorheen beweegt bereikt, vormen de golffronten een kegel.

Deze kegelvormige schokgolf (de ‘kegel van Mach’) beweegt mee met het vliegtuig. De geluidsgolven worden versterkt langs het oppervlak van de kegel. Daardoor kan een waarnemer over wie de kegelvormige schokgolf heen gaat een supersonische knal horen.

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, gebeurt dit niet alleen wanneer het vliegtuig door de geluidsbarrière gaat. Het treedt voortdurend op tijdens de supersonische vlucht, maar is niet overal te horen.

Waar de kegelvormige schokgolf het aardoppervlak snijdt, vormt hij een hyperbool, die lawaaikielzog genoemd wordt. De supersonische knal verspreidt zich langs deze curve, die de vliegroute volgt. Hierdoor kan aanzienlijke schade ontstaan: er kunnen ruiten breken en losse rotsen kunnen vallen.

Supersonische knallen ontstaan meestal door supersonische gevechtsvliegtuigen, maar het klappen van een zweep is in feite ook een kleine supersonische knal.

Astrofysica

  • zich verwijderend sterrenstelsel
  • roodverschuiving - Bij lichtgolven veroorzaakt het dopplereffect een verschuiving in de spectraallijnen. Deze lijnen verschuiven naar het rode uiteinde van het spectrum als een voorwerp zich verwijdert.
  • waarnemer

Astrofysica

Net als geluidsgolven vertonen lichtgolven het dopplereffect wanneer de lichtbron naar de waarnemer toe of van de waarnemer af beweegt.

Licht dat wordt uitgestraald door een naderende bron heeft een kortere golflengte, waardoor het blauwachtig wordt waargenomen. Licht dat wordt uitgestraald door een zich verwijderende bron, wordt waargenomen als roodachtig.

Het licht van sterrenstelsels blijkt steeds verschoven naar de rode kant van het spectrum, wat erop duidt dat ze zich van elkaar en van de aarde af bewegen. Hoe verder weg ze zijn, hoe sneller ze bewegen. Dit verschijnsel wordt roodverschuiving genoemd. De universeel geaccepteerde theorie van het uitdijende heelal is gebaseerd op deze observatie.

Hartecho

  • hart
  • apparaat voor doppleronderzoek - Wanneer het ultrageluid wordt weerkaatst (echo), verandert de frequentie. Aan de hand hiervan kan het apparaat informatie leveren over de bewegingen van de interne organen en de stroming van het bloed in de bloedvaten.
  • uitgezonden golf
  • weerkaatste golf

Hartecho

Een andere typische toepassing van het dopplereffect is echocardiografie. De structuur van de inwendige organen wordt onderzocht met ultrageluid (echo). Aan de hand van de golflengte van het weerkaatste ultrageluid kan ook de snelheid van bewegingen binnen inwendige organen worden bepaald.

Zodoende wordt bij doppleronderzoek niet alleen de structuur van de organen bekeken, maar ook bijvoorbeeld het volume en de snelheid van de bloedstroom in de (slag)aders. Dit levert informatie op over de bloedtoevoer van het gescande orgaan of de tumor, of de toestand van een verstopt bloedvat.

In het ziekenhuis wordt ook de hartslag van de foetus tijdens de bevalling in de gaten gehouden met doppleronderzoek.

Flitspaal

  • Snelheidsmeting met weerkaatste radargolven
  • snelheidscamera - Door het dopplereffect verandert de golflengte van de golf die door het bewegende object wordt weerkaatst, wat wordt gedetecteerd door het apparaat.
  • uitgezonden golf
  • weerkaatste golf

Flitspaal

Een van de toepassingen van het dopplereffect is het meten van de snelheid van rijdende voertuigen met een snelheidscamera (flitspaal).

Het apparaat zendt een radiogolf uit die wordt weerkaatst door het voertuig waarvan de snelheid wordt gemeten. De golflengte van deze weerkaatste golf verandert echter door het dopplereffect. De snelheid van het voertuig kan worden berekend aan de hand van de golflengte van de weerkaatste radiogolf.

In tegenstelling tot snelheidscamera's werken laserguns niet op basis van het dopplereffect, maar door de reflectietijd nauwkeurig te meten. Met deze tijd wordt eerst de afstand van het voertuig met verschillende tussenpozen berekend, en daaruit kan de snelheid berekend worden.

Animatie

  • 0 km/u
  • 50 km/u
  • 100 km/u
  • 200 km/u

Gesproken tekst

Het geluid van een naderende auto klinkt anders dan wanneer de auto zich verwijdert. Wanneer de auto nadert, klinkt het geluid hoger en wanneer de auto van je weg rijdt, is de toonhoogte lager dan bij een stilstaande auto. Dit verschijnsel wordt het dopplereffect genoemd.

Het dopplereffect ontstaat doordat de snelheid van de geluidsgolven onafhankelijk is van de snelheid van de geluidsbron.

De geluidsgolven die door een auto worden afgegeven, of deze nu stationair draait of rijdt, planten zich voort met een constante snelheid die kenmerkend is voor het medium waar ze doorheen gaan. Wanneer de geluidsbron beweegt, hopen de golffronten zich daarom op voor de bron en spreiden ze zich erachter uit.

Als gevolg van de ophoping de golven wordt de golflengte van de geluidsgolven kleiner. Aangezien het product van de golflengte en de frequentie gelijk is aan de (constante) snelheid van de golven, neemt de frequentie toe. Zo ontstaat een hoger geluid. Precies het tegenovergestelde gebeurt achter de geluidsbron: de golflengte neemt toe en de frequentie neemt af, wat een lager geluid oplevert.

Hetzelfde verschijnsel doet zich voor wanneer het de waarnemer is die beweegt in plaats van de bron.

Als de geluidsbron, bijvoorbeeld een vliegtuig, zo snel beweegt dat hij de geluidssnelheid van het medium waar hij doorheen beweegt bereikt, vormen de golffronten een kegel.

Deze kegelvormige schokgolf (de ‘kegel van Mach’) beweegt mee met het vliegtuig. De geluidsgolven worden versterkt langs het oppervlak van de kegel. Daardoor kan een waarnemer over wie de kegelvormige schokgolf heen gaat een supersonische knal horen.

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, gebeurt dit niet alleen wanneer het vliegtuig door de geluidsbarrière gaat. Het treedt voortdurend op tijdens de supersonische vlucht, maar is niet overal te horen.

Waar de kegelvormige schokgolf het aardoppervlak snijdt, vormt hij een hyperbool, die lawaaikielzog genoemd wordt. De supersonische knal verspreidt zich langs deze curve, die de vliegroute volgt. Hierdoor kan aanzienlijke schade ontstaan: er kunnen ruiten breken en losse rotsen kunnen vallen.

Supersonische knallen ontstaan meestal door supersonische gevechtsvliegtuigen, maar het klappen van een zweep is in feite ook een kleine supersonische knal.

Gerelateerde items

Eigenschappen van geluidsgolven

In deze animatie worden de belangrijkste eigenschappen van golven uitgelegd met geluidsgolven als voorbeeld.

Chengdu J-20 "Mighty Dragon" (China, 2017)

De Chengdu J-20, ook wel bekend als de Mighty Dragon, is een multifunctioneel stealth-gevechtsvliegtuig.

Concorde (1969)

Het allereerste supersonische passagiersvliegtuig dat haar intrede deed in 1976.

Hoe werkt een luidspreker?

Geluidsgolven in luidsprekers worden opgewekt door elektromagnetische inductie.

TGV POS-trein

De hogesnelheidstrein rijdt tussen Parijs en Zuid-Duitsland met een snelheid van 320 km/h.

Golfsoorten

Golven spelen een zeer belangrijke rol op allerlei gebieden van ons leven.

Hoe werkt het? - Sonar

Deze animatie laat zien hoe sonars werken.

Kleine hoefijzerneus

Vleermuizen gebruiken echografie voor de jacht en voor hun oriëntatie.

Maanradarexperiment (Zoltán Bay, 1946)

De Hongaarse wetenschapper was de eerste persoon die radarecho's vanaf de maan detecteerde, in 1946.

Zwaartekrachtgolven (LIGO)

Zwaartekrachtgolven zijn rimpels in de ruimtetijd, veroorzaakt door zware hemellichamen die versnellen of in een baan ronddraaien.

Aardbeving

Een aardbeving is één van meest vernietigende natuurverschijnselen.

Added to your cart.