Ваша корзина пуста

Купить

Количество: 0

Всего: 0,00

0

Эффект Доплера

Эффект Доплера

Хорошо известно, что звук приближающегося источника звука выше, чем звук удаляющегося источника звука.

Физика

Связанные экстра

Сцены

Эффект Доплера

  • волновые фронты излучаемого звука
  • наблюдатель
  • звук приближающегося автомобиля
  • звук удаляющегося автомобиля

Эффект Доплера

Тон звука быстро движущегося автомобиля меняется в зависимости от того, приближается он к нам или удаляется. При приближении автомобиля высота его звука всегда выше, а при удалении всегда ниже, чем высота звука неподвижного автомобиля. Это явление называется эффектом Доплера.

Объяснение

  • f₀=200 Гц
  • f₂ = 200 Гц
  • f₁ = 200 Гц
  • λ₀=1,65 м
  • λ₂ = 1,65 м
  • λ₁ = 1,65 м
  • f₀=200 Гц - Ориентировочная частота звука, издаваемого средством передвижения. В действительности издает неоднородный звук.
  • f₂ = 208 Гц - Перед приближающимся автомобилем мы слышим звук более высокой частоты.
  • f₁ = 192 Гц - За удаляющимся автомобилем мы слышим звук более низкой частоты.
  • λ₂ = 1,58 м - Перед движущимся транспортом волновые фронты сгущаются, длина волны сокращается, её частота уменьшается, а скорость распространения остаётся неизменной.
  • λ₁ = 1,72 м - За движущимся транспортом волновые фронты разрежаются, длина волны сокращается, её частота увеличивается, а скорость распространения остаётся неизменной.
  • f₀ = 200 Гц - Ориентировочная частота звука, издаваемого автомобилем. В действительности издает неоднородный звук.
  • f₂ = 218 Гц - Перед приближающимся автомобилем мы слышим звук более высокой частоты.
  • f₁ = 184 Гц - За удаляющимся автомобилем мы слышим звук более низкой частоты.
  • λ₂ = 1,5м - Перед движущимся транспортом волновые фронты сгущаются, длина волны сокращается, её частота уменьшается, а скорость распространения остаётся неизменной.
  • λ₁ = 1,78м - За движущимся транспортом волновые фронты разрежаются, длина волны сокращается, её частота увеличивается, а скорость распространения остаётся неизменной.
  • f₀=200 Гц - Ориентировочная частота звука, издаваемого средством передвижения. В действительности издает неоднородный звук.
  • f₂ = 240 Гц - Перед приближающимся автомобилем мы слышим звук более высокой частоты.
  • f₁ = 171 Гц - За удаляющимся автомобилем мы слышим звук более низкой частоты.
  • λ₂ = 1,37м - Перед движущимся транспортом волновые фронты сгущаются, длина волны сокращается, её частота уменьшается, а скорость распространения остаётся неизменной.
  • λₕ=1,92 м - За движущимся транспортом волновые фронты разрежаются, длина волны сокращается, её частота увеличивается, а скорость распространения остаётся неизменной.

Объяснение

Суть эффекта Доплера заключается в том, что скорость распространения волн не зависит от скорости излучающего их объекта.

Независимо от того, движется автотранспорт или нет, скорость распространения излучаемых им звуковых волн не увеличивается, а остаётся постоянной для среды, в которой они распространяются. Поэтому при движении источника звука волновые фронты перед ним сгущаются, а позади него разрежаются.

Из-за сгущения волновых фронтов длина звуковых волн уменьшается. Поскольку произведение длины волны и частоты колебаний в ней равно скорости её распространения, которая для данной среды постоянна, то частота волны увеличивается. Поэтому мы слышим более высокий по тону звук.

Позади источника звука, наоборот, длина волны увеличивается, а её частота уменьшается, поэтому мы слышим более низкий по тону звук. Это явление наблюдается также и в том случае, если движение совершает не источник звука, а наблюдатель.

Звуковой удар

  • конус Маха - Если источник звука движется со скоростью, превышающей скорость звука, волновые фронты образуют коническую поверхность, поэтому амплитуда звука будет очень высокой. И когда конус Маха достигает его, наблюдатель может услышать громкий, похожий на взрыв, хлопок.
  • гипербола - Конус Маха может оставить на поверхности воды след в форме гиперболы.
  • звуковой удар

Звуковой удар

Если источник звука, например, самолёт, движется настолько быстро, что достигает предела скорости звука для данной среды, то образуется система волновых фронтов в виде конической поверхности. Эту поверхность называют конусом Маха, который перемещается вместе с транспортным средством.

На конической поверхности звуковые волны усиливают друг друга и образуют фронт ударной волны, поэтому когда эта коническая поверхность достигает наблюдателя, он слышит хлопок, похожий на взрыв. Вопреки общепринятому представлению, звуковой удар воспринимается слухом не в момент преодоления звукового барьера, а происходит непрерывно на протяжении всего полёта на сверхзвуковой скорости, однако не везде одинаково слышен.

В месте пересечения с поверхностью земли ударная волна принимает форму гиперболы и способна нанести серьёзный ущерб окружающей среде: разбиваются оконные стёкла, сдвигаются неустойчивые скальные породы.

Чаще всего звуковые удары наблюдаются при полётах сверхзвуковых истребителей, но их может порождать и удар кнута.

Астрофизика

  • удаляющаяся галактика
  • красное смещение - В случае световых волн эффект Допплера вызывает смещение спектральных линий. Так, при удалении объекта спектральные линии смещаются в сторону красной части спектра.
  • наблюдатель

Астрофизика

Эффект Доплера наблюдается как для звуковых волн, так и в случае световых волн, когда источник приближается к наблюдателю или отдаляется от него.

При приближении источника света мы воспринимаем более короткие световые волны, то есть видим их в синем цвете спектра света. В то же время, когда источник света удаляется от нас, мы воспринимаем красный цвет светового спектра.
Наблюдения показывают, что свет галактик смещается в сторону красного цвета. Это означает, что галактики удаляются от нас и друг от друга, и по мере удаления его темп все более нарастает. Это явление красного смещения.
На основании этого опыта наблюдений родилась общепринятая сегодня теория расширения Вселенной.

УЗИ сердца

  • сердце
  • ультразвуковой аппарат Допплера - При отражении изменяется частота ультразвука. Таким образом мы получаем информацию о внутренних органах и движении крови в них.
  • излучаемая волна
  • отраженная волна

УЗИ сердца

Другой областью применения эффекта Доплера является ультразвуковое исследование сердца (УЗИ). Ультразвуковой аппарат позволяет исследовать строение внутренних органов. В то же время при измерении длины отражённой ультразвуковой волны мы получаем также и другую информацию о внутренних органах и характере кровотока в их сосудах. Этот метод помогает определить степень кровоснабжения обследуемого органа, опухоли, либо состояние перекрытого тромбом сосуда.

С помощью доплеровского аппарата УЗИ также прослушивают сердцебиение плода во время родов.

Измеритель скорости

  • Измерение скорости с помощью отражённой волны радара
  • камера контроля скорости - Из-за эффекта Допплера длина отражённой от движущегося тела волны изменяется. Это изменение воспринимается устройством.
  • излучаемая волна
  • отраженная волна

Измеритель скорости

Одной из областей применения эффекта Доплера является контроль скорости движения на дорогах с помощью радаров.

Устройство излучает радиоволну, которая отражается от движущегося автомобиля. В соответствии с эффектом Доплера её длина при отражении изменяется. По длине данной отражённой волны можно вычислить скорость средства передвижения.

Лазерные устройства измерения скорости основываются не на эффекте Доплера, а на точном замере времени отражения. Исходя из этого, можно сначала рассчитать расстояние, на котором находится автомобиль от прибора в различные моменты времени, а затем и скорость его движения.

Анимация

  • 0 км/ч
  • 50 км/ч
  • 100 км/ч
  • 200 км/ч

Речевое сопровождение

Тон звука быстро движущегося автомобиля меняется в зависимости от того, приближается он к нам или удаляется. При приближении автомобиля высота его звука всегда выше, а при удалении всегда ниже, чем высота звука неподвижного автомобиля. Это явление называется эффектом Доплера.

Суть эффекта Доплера заключается в том, что скорость распространения волн не зависит от скорости излучающего их объекта.

Независимо от того, движется автотранспорт или нет, скорость распространения излучаемых им звуковых волн не увеличивается, а остаётся постоянной для среды, в которой они распространяются. Поэтому при движении источника звука волновые фронты перед ним сгущаются, а позади него разрежаются.

Из-за сгущения волновых фронтов длина звуковых волн уменьшается. Поскольку произведение длины волны и частоты колебаний в ней равно скорости её распространения, которая для данной среды постоянна, то частота волны увеличивается. Поэтому мы слышим более высокий по тону звук.

Позади источника звука, наоборот, длина волны увеличивается, а её частота уменьшается, поэтому мы слышим более низкий по тону звук. Это явление наблюдается также и в том случае, если движение совершает не источник звука, а наблюдатель.

Если источник звука, например, самолёт, движется так быстро, что достигает предела скорости звука для данной среды, то образуется система волновых фронтов в виде конической поверхности. Эту поверхность называют конусом Маха, который перемещается вместе с транспортным средством.

На конической поверхности звуковые волны усиливают друг друга и образуют фронт ударной волны, поэтому когда эта коническая поверхность достигает наблюдателя, он слышит хлопок, похожий на взрыв. Вопреки общепринятому представлению, звуковой удар воспринимается слухом не в момент преодоления звукового барьера, а происходит непрерывно на протяжении всего полёта на сверхзвуковой скорости, однако не везде одинаково слышен.

В месте пересечения с поверхностью земли ударная волна принимает форму гиперболы и способна нанести серьёзный ущерб окружающей среде: разбиваются оконные стёкла, сдвигаются неустойчивые скальные породы.

Чаще всего звуковые удары наблюдаются при полётах сверхзвуковых истребителей, но их может порождать и удар кнута.

Связанные экстра

Параметры волн

Анимация на примере звуковой волны объясняет основные свойства волн.

Как работает громкоговоритель?

Громкоговоритель при помощи электромагнитной индукции вызывает звуковые колебания воздуха.

"Конкорд" (1969)

Первый сверхзвуковой пассажирский самолёт, совершающий рейсовые полёты, был введён в...

Чэнду J-20 ( Chengdu J-20) - "Черный орел"/"Могучий дракон" (Китай, 2017 г.)

"Черный орел"/"Могучий дракон" - малозаметный истребитель пятого поколения китайского...

Поезд TGV POS

Крейсерская скорость высокоскоростного поезда, курсирующего между Парижем и Южной...

Радар (Золтан Бай)

В 1946 году с помощью оборудования удалось заметить сигналы радара, отражённые Луной.

Как работает гидролокатор (сонар)?

Он создаёт изображение с помощью отражения испускаемых звуковых сигналов.

Малый подковонос

Летучие мыши при помощи ультразвука ориентируются и охотятся.(ультразвуковая эхолокация).

Типы волн

Волны играют важную роль в различных областях нашей жизни.

Гравитационные волны (обсерватория LIGO)

Если тела с большой массой движутся с ускорением, вокруг них в пространстве-времени...

Землетрясение

Землетрясение - одно из самых разрушительных природных явлений на Земле.

Added to your cart.