Optique et ondes · Physique AP 1 Unité 8
Simulateur d’effet Doppler acoustique et électromagnétique
Simulez l'effet Doppler : déplacement de fréquence f' = f(v±v0)/(v=vs), approchant le pas supérieur, reculant le pas inférieur, le cône de Mach supersonique et le changement de rouge galactique cosmique.
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- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
m/s
Hz
m/s
m/s
Dérivations et métriques en direct
Fréquence d'approche
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Fréquence de retrait
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Numéro Mach
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Analogie spectroscopique
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Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Voiture de police à 34m/s approche piétonne stationnaire sonnant 900Hz sirène dans 340m/s air. Trouvez les fréquences perçues qui s'approchent et reculent.
Dérivation étape par étape :
- Approche: f = 900*340/(340-34) = 1000Hz. Reprise: f = 900*340/(340+34) = 818.2Hz.
Problème travaillé
Problème : Qu'est-ce que l'observation par Hubble d'un changement spectral spectral galactique omniprésent prouve ?
Dérivation étape par étape :
- Redshift allonge les longueurs d'onde perçues, démontrant que les galaxies reculent rapidement, prouvant ainsi l'expansion de l'univers.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1: La source elle-même émet-elle à une fréquence modifiée? Pourquoi l'observateur perçoit-il un changement?
Clé de réponse : La fréquence des émissions à la source est inchangée. La longueur d'onde spatiale compresse ou s'étend, ce qui modifie le taux d'arrivée des crêtes d'ondes au récepteur.
Q2. Variante 2 : Comment le radar Doppler de la police accélère-t-il les vitesses des véhicules?
Clé de réponse : Le radar émet un micro-ondes fixe f0. Le déplacement de la voiture reflète un signal déplacé par Doppler. La différence de fréquence Δf 2f0(v/c) donne la vitesse du véhicule.
Q3. Variante 3: Comment l'échographie Doppler est-elle utilisée dans le diagnostic clinique cardiovasculaire?
Clé de réponse : L'ultrason rebondit sur les globules rouges en mouvement. Le changement de couleur de fréquence code la direction et la vitesse du flux sanguin pour détecter la sténose cardiaque et vasculaire.
Foire aux questions et idées fausses
Le conducteur de l'ambulance entend-il un quart de pitch Doppler ?
C'est pas vrai ! Le conducteur et la sirène sont mutuellement stationnaires (vitesse relative nulle), de sorte que l'espacement avant des vagues reste normal à l'intérieur du véhicule.
Quand un observateur au sol entend-il un jet supersonique qui approche au-dessus ?
Silence jusqu'à ce que l'avion soit passé et que l'onde de choc du cône de Mach suive au-dessus de l'observateur, produisant un boom sonore instantané.
Quelles sont les directions de déplacement indiquées en astronomie par Doppler Redshift et Blueshift?
Le changement de couleur (fréquence plus élevée, longueur d'onde plus courte) signifie approcher; le changement de couleur (fréquence plus basse, longueur d'onde plus longue) signifie recul.
Comment les radars météo Doppler prévoient-ils des tornades et des tempêtes?
Les ondes radio rebondissent des gouttes de pluie et de la grêle. Les déplacements de Doppler révèlent la vitesse du vent dans les nuages internes et les tourbillons rotatifs, ce qui donne des avertissements de tornades.