Το φαινόμενο Doppler: Ορισμός, τύποι και άλλα πράγματα που πρέπει να είναι γνωστά

Ξέρετε τι είναι το εφέ Doppler; Ένα κοινό παράδειγμα στην καθημερινή ζωή είναι όταν βλέπουμε ένα ασθενοφόρο με τη σειρήνα να τρέχει προς μας. Από μακριά, μπορούμε ήδη να ακούσουμε τη σειρήνα, αλλά με χαμηλή συχνότητα ήχου. Όσο πιο κοντά μας είναι το ασθενοφόρο, τόσο πιο καθαρή θα είναι η συχνότητα. Και όσο πιο μακριά είναι το ασθενοφόρο, τόσο χαμηλότερη θα είναι η συχνότητα ήχου. Τώρα αυτό το συμβάν ονομάζεται εφέ Doppler. Ωστόσο, ποια είναι η πραγματική έννοια του φαινομένου Doppler;

Σε αυτήν την περίπτωση θα συζητήσουμε περαιτέρω το εφέ Doppler.

Κατανόηση του αποτελέσματος Doppler

Το φαινόμενο Doppler είναι μια αλλαγή στη συχνότητα ή το μήκος κύματος ενός κύματος σε σχέση με έναν κινούμενο δέκτη σε σχέση με την πηγή του κύματος. Ένας επιστήμονας από την Αυστρία που έδωσε για πρώτη φορά την εξήγηση αυτού του γεγονότος, Christian Doppler.

Αυτός που ήταν σιωπηλός, άκουσε μια φωνή από μια πηγή φωνής που ήταν επίσης σιωπηλή Ο ήχος που ακούμε θα έχει την ίδια συχνότητα με την πηγή ήχου. Ωστόσο, στο εφέ Doppler, η πηγή του ήχου είναι κάτι που κινείται. Όσο πιο κοντά είναι το αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ήχου και το αντίστροφο.

Τύποι εφέ Doppler

Αφού μάθουμε τι είναι το εφέ Doppler, ήρθε η ώρα να καταλάβουμε τον τύπο για το εφέ Doppler. Μπορούμε να διατυπώσουμε αυτό το αποτέλεσμα με:

ο τύπος εφέ Doppler

Εξήγηση: 

f p   είναι η συχνότητα που ακούγεται από τον ακροατή (Hz)

f s   είναι η συχνότητα που εκπέμπεται από την πηγή ήχου (Hz)

v είναι η ταχύτητα του ήχου στον αέρα (m / s)

v p   είναι η ταχύτητα του ακροατή - αν κινείται- (m / s)

v s   είναι η ταχύτητα της πηγής ήχου-εάν κινείται- (m / s)

Το σύμβολο ± του παραπάνω τύπου μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό, προσαρμοσμένο στις συνθήκες του ακροατή και της πηγής ήχου. Το vp θα είναι θετικό (+) εάν ο ακροατής πλησιάσει την πηγή ήχου και αρνητική τιμή) εάν βρίσκεται μακριά από την πηγή ήχου. Και το vs είναι θετικό (+) εάν η πηγή ήχου είναι μακριά από τον ακροατή και αρνητική (-) εάν πλησιάζει τον ακροατή.

Αξιοποίηση του φαινομένου Doppler

Το εφέ Doppler μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορα πράγματα, μερικά παραδείγματα είναι:

Χρήση στο ραντάρ

Το εφέ Doppler χρησιμοποιείται σε διάφορους τύπους ραντάρ για τη μέτρηση της ταχύτητας του αντικειμένου που παρατηρείται. Μετρώντας την αλλαγή στη ληφθείσα συχνότητα, μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα του αντικειμένου.

Αξιοποίηση στην υγεία

Μία μορφή εκμετάλλευσης αυτού του αποτελέσματος στην υγεία είναι το ηχοκαρδιογράφημα, μια ιατρική συσκευή που χρησιμοποιεί το φαινόμενο του φαινομένου Doppler για να μετρήσει με ακρίβεια την ταχύτητα της ροής του αίματος και των χαρακτηριστικών του ιστού. Αυτή η συσκευή έχει επίσης τη δυνατότητα να παράγει εικόνες της καρδιάς και των ροών αίματος χρησιμοποιώντας ήχους 2-διαστάσεων και 3-διαστάσεων Doppler.

Εκτός από τα παραπάνω δύο πράγματα, υπάρχουν πολλές άλλες χρήσεις αυτού του εφέ.

Παράδειγμα προβλημάτων

Ένα ασθενοφόρο με σειρήνα ενεργοποιημένη με συχνότητα 940 Hz που κινείται με ταχύτητα 90 km / h πλησίασε κάποιον που στεκόταν στο πλάι του δρόμου. Εάν η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m / s, ποια συχνότητα ακούει η σειρήνα;

Συζήτηση:

Είναι γνωστό ότι vs = 90 km / h = 25 m / s.

Δεδομένου ότι η πηγή του ήχου πλησιάζει τον ακροατή, κατά s    έχει μια αρνητική τιμή (-)

Εφόσον ο ακροατής είναι σε ηρεμία, τότε v p   = 0.

Ετσι ώστε:

Χρησιμοποιώντας έναν τύπο

ο τύπος εφέ Doppler

τα αποτελέσματα που λαμβάνονται είναι:

παραδείγματα των αποτελεσμάτων του φαινομένου Doppler

Η συχνότητα της σειρήνας που ακούστηκε από το άτομο είναι 1014,6 Hz.

Λοιπόν, αυτή είναι μια εξήγηση του φαινομένου Doppler και επίσης του τύπου: Έχετε κάποια ερώτηση; Εάν υπάρχει, μπορείτε να το γράψετε στη στήλη σχολίων. Και μην ξεχάσετε να μοιραστείτε αυτές τις γνώσεις με το πλήθος!