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Óptica geométrica e ondas · AP Physics 1 Unit 8

Simulador do efeito Doppler acústico

Simulador do efeito Doppler acústico e eletromagnético: desvio para o vermelho e sirene

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  • Folha de exercícios A4
Cálculo local · Privado
Laboratório interativo de ciências Cálculos matemáticos e físicos puramente locais no navegador sem coleta de dados pessoais.
Janela de simulação 3D● 60 FPS
Predefinições e armadilhas comuns:

Variáveis de controle do experimento

m/s
Hz
m/s
m/s

Deduções e métricas em tempo real

Frequência ao aproximar
--
Frequência ao afastar
--
Número de Mach
--
Analogia espectroscópica
--
Dedução de fórmulas em tempo real
Fórmula fundamental: --
Substituição de valores: --
Estado físico: --

Exemplos clássicos e armadilhas de exame

Worked Problem

Problema: Police car at 34m/s approaches stationary pedestrian sounding 900Hz siren in 340m/s air. Find perceived frequencies approaching and receding.
Derivação passo a passo:
  1. Approaching: f = 900*340/(340-34) = 1000Hz. Receding: f = 900*340/(340+34) = 818.2Hz.

Worked Problem

Problema: What does Hubble's observation of ubiquitous galactic spectral redshift prove?
Derivação passo a passo:
  1. Redshift lengthens perceived wavelengths, demonstrating galaxies are rapidly receding, proving the expansion of the universe.

Folha de investigação em aula e exercícios

Q1. Variant 1: Does the source itself emit at a changed frequency? Why does the observer perceive a shift?
Q2. Variant 2: How does police Doppler radar gauge speeding vehicle velocities?
Q3. Variant 3: How is Doppler ultrasound used in clinical cardiovascular diagnosis?

Perguntas frequentes e erros comuns

Does the ambulance driver hear a Doppler pitch shift?
No! The driver and siren are mutually stationary (zero relative speed), so wavefront spacing remains normal inside the vehicle.
When does a ground observer hear a supersonic jet approaching overhead?
Silence until the aircraft has passed and the trailing Mach cone shockwave sweeps over the observer, producing an instantaneous sonic boom.
What motion directions do Doppler redshift and blueshift indicate in astronomy?
Blueshift (higher frequency, shorter wavelength) means approaching; redshift (lower frequency, longer wavelength) means receding.
How do Doppler weather radars forecast tornadoes and storms?
Radio waves bounce off raindrops and hail. Doppler shifts reveal internal cloud wind speeds and rotating vortices, giving advance tornado warnings.