Efekt Dopplera: Co to Jest i Dlaczego Brzmi Jak Sci-Fi?
Z efektem Dopplera spotkałeś się na pewno wiele razy. Pomyśl o karetce jadącej na sygnale, przelatującym nad głową samolocie, czy nawet szybkim pociągu. Czy zauważyłeś, jak dźwięk tych obiektów zmienia się, gdy zbliżają się do Ciebie, a potem oddalają? No właśnie, to efekt Dopplera w akcji!
Jak Działa Efekt Dopplera? Wytłumaczenie z Przykładem
Gdy karetka zbliża się do Ciebie, jej dźwięk staje się coraz wyższy, a gdy Cię mija, nagle się obniża. To jak magiczna sztuczka, prawda? Ale spokojnie, tu nie ma czarów, tylko nauka.
Dlaczego Karetka Śpiewa Wysoko?
Gdy źródło dźwięku (np. karetka) i odbiorca (czyli Ty) zbliżają się do siebie, dźwięk zmienia częstotliwość. Fale dźwiękowe „ściskają się”, co powoduje zwiększenie częstotliwości. Możesz to sobie wyobrazić jak osoby na koncercie, które tłoczą się przy scenie – im bliżej sceny, tym gęściej. Jeśli źródło albo odbiorca zbliżają się do siebie to kolejne fale na czole (na przodzie samochodu) mają coraz mniejszą odległość do pokonania, a więc robią to coraz szybciej co przekłada się na zagęszczenie fal, a w praktyce przekłada się to na zwiększenie częstotliwości.
Ucieczka z Miejsca Zdarzenia: Dlaczego Dźwięk Maleje?
Kiedy źródło dźwięku oddala się od Ciebie, fale dźwiękowe mają coraz większą drogę do pokonania. To jak bieg z przeszkodami – im dalej, tym trudniej. W rezultacie dźwięk wydaje się być niższy. Dźwięk potrzebuje coraz więcej czasu na pokonanie drogi co odbiorca może odbierać jako zmienię częstotliwości.
Matematyka Efektu Dopplera: Prosty Wzór
Widzisz, nie tylko Newton kochał wzory! Tutaj mamy prosty wzór na częstotliwość, który pomoże Ci zrozumieć ten efekt. Zacznijmy od rysunku. Na rysunku na żółto narysowałem źródło natomiast niebieska kropka to odbiornik, który się zbliża do źródła.
Jak pewnie zauważyłeś w tym efekcie chodzi przede wszystkim o częstotliwość. Dlatego warto napisać wzór na częstotliwość
Kiedy Odbiornik Zbliża się do Źródła
Jeśli odbiornik (np. Ty) zbliża się do źródła dźwięku, dodajemy szybkość odbiornika do szybkości dźwięku. W praktyce oznacza to, że częstotliwość rośnie.
To jest akurat proste! Wystarczy w liczniku gdzie mamy szybkość, dodać jeszcze szybkość zbliżającego się odbiornika. Jeśli natomiast chodzi o długość fali z mianownika to można ją łatwo obliczyć dzieląc częstotliwość dźwięku przez szybkość przemieszczającej się fali. Jeśli mamy do czynienia z falą dźwiękową to jej szybkość jest równa mniej więcej 340m/s.
Kiedy Odbiornik Oddala się od Źródła
Jeśli się oddalasz, musimy odjąć szybkość odbiornika od szybkości dźwięku, bo , fale będą wolniej docierały do odbiornika.. Wynik? Częstotliwość maleje.
Często w różnego rodzaju książkach będziesz się spotykał z poniższym zapisem. Musisz pamiętać, że dodajemy prędkości, gdy odbiornik zbliża się do źródła, a odejmujemy, gdy się oddala.
Zainteresowany? Dowiedz się Więcej!
Jeśli temat Cię zainteresował i chcesz dowiedzieć się więcej, zapraszam do mojego kursu online z fal i akustyki. Znajdziesz tam mnóstwo zadań i przykładów do rozwiązania!
Bonus: Zobacz Mnie w Akcji!
Oprócz tego, nagrałem specjalny film o efekcie Dopplera na moim kanale YouTube. Sprawdź poniższy link, by zobaczyć, jak to wszystko wygląda w praktyce:
