Доплеров ефекат

Доплеров ефекат

Позната нам је појава да је звук виши уколико нам се извор звука приближава, а нижи, уколико се извор звука удаљава од нас.

Физика

Повезани додаци

Сцене

Доплеров ефекат

  • звучни фронтови емитованог звука
  • посматрач
  • звук возила које се приближава
  • звук возила које се удаљава

Доплеров ефекат

Звук аутомобила који нам се приближава се разликује од звука аутомобила који се удаљава од нас. Возило током приближавања има виши, а при удаљавању нижи звук у односу на возило које мирује. Ова појава се назива Доплеров ефекат.

Објашњење

  • f₀ = 200 Hz
  • f₂ = 200 Hz
  • f₁ = 200 Hz
  • λ₀ = 1.65 m
  • λ₂ = 1.65 m
  • λ₁ = 1.65 m
  • f₀ = 200 Hz - Приближна фреквенција звука возила - у стварности возило не емитује само једну врсту тона.
  • f₂ = 208 Hz - Испред возила које нам се приближава чујемо виши тон.
  • f₁ = 192 Hz - Иза возила које се удаљава чујемо нижи тон.
  • λ₂ = 1.58 m - Таласни фронтови испред возила се згушњавају, таласна дужина се смањује, фреквенција повећава, а брзина ширења таласа се не мења.
  • λ₁ = 1.72 m - Иза возила су таласни фронтови проређени, таласна дужина се повећава, фреквенција смањује, а брзина ширења таласа се не мења.
  • f₀ = 200 Hz - Приближна фреквенција звука возила - у стварности возило не емитује само једну врсту тона.
  • f₂ = 218 Hz - Испред возила које нам се приближава чујемо виши тон.
  • f₁ = 184 Hz - Иза возила које се удаљава чујемо нижи тон.
  • λ₂ = 1.51 m - Таласни фронтови испред возила се згушњавају, таласна дужина се смањује, фреквенција повећава, а брзина ширења таласа се не мења.
  • λ₁ = 1.78 m - Иза возила су таласни фронтови проређени, таласна дужина се повећава, фреквенција смањује, а брзина ширења таласа се не мења.
  • f₀ = 200 Hz - Приближна фреквенција звука возила - у стварности возило не емитује само једну врсту тона.
  • f₂ = 240 Hz - Испред возила које нам се приближава чујемо виши тон.
  • f₁ = 171 Hz - Иза возила које се удаљава чујемо нижи тон.
  • λ₂ = 1.37 m - Таласни фронтови испред возила се згушњавају, таласна дужина се смањује, фреквенција повећава, а брзина ширења таласа се не мења.
  • λ₁ = 1.92 m - Иза возила су таласни фронтови проређени, таласна дужина се повећава, фреквенција смањује, а брзина ширења таласа се не мења.

Објашњење

Доплеров ефекат можемо објаснити чињеницом да је брзина простирања звучних таласа независна од брзине кретања извора звука. Иако се возило креће, звучни таласи које емитује се не крећу брже, они се у зависности од средине, простиру константном брзином. Из тог разлога су таласни фронтови испред извора гушћи, а иза њега су проређени.

Услед згушњавања таласних фронтова, таласна дужина се смањује. Како је производ таласне дужине и фреквенције једнака брзини простирања, а она је константна, таласна фреквенција се повећава, услед чега је звук који чујемо виши.

Иза извора звука дешава се супротно: таласна дужина расте, фреквенција се смањује услед чега је звук који чујемо дубљи. Ова појава се одиграва и у случају када је у покрету посматрач, а не извор звука.

Звучни зид

  • Махов конус - Уколико се извор звука креће брже од звука, таласни фронтови се састају по конусној површини, док се амплитуда звука на том месту нагло повећава, а уколико преко њега пређе Махов конус, посматрач ће чути прасак.
  • хипербола - На површини воде Махов конус оставља траг у облику хиперболе.
  • звучни удар

Звучни зид

Уколико брзина кретања извора звука достигне брзину звука у посматраној средини, таласни фронтови формирају обложни зид у облику конуса. Назив овог зида је: Махов конус. Он се креће заједно са извором звука, односно летелицом.

Звучни таласи на површини звука појачавају један другог, што може довести до појаве праска кога посматрач чује у тренутку када површина купе прелази преко звучних таласа. Насупрот увреженом мишљењу, прасак не настаје у случају прекорачења брзине звука, он је непрекидно присутан током суперсоничног лета, али се не чује на свим локацијама.

На површини Земље, прасак се креће по путањи у облику хиперболе и може бити узрок огромним штетама као што су разбијање стакла на прозорима или померање нестабилних стена. Најчешће можемо чути прасак који узрокују суперсонични борбени авиони пробијањем звучног зида, мада се звучни прасак може уочити и при пуцању бичем.

Астрофизика

  • галаксија која се удаљава
  • померање ка црвеном - Доплеров ефекат је, код светлосних таласа узрок помицању линија спектра. У случају објекта који се удаљава линије спектра врше помак према црвеној боји.
  • посматрач

Астрофизика

И у случају светлосних таласа, слично као код звучних, можемо уочити Доплеров ефекат уколико се извор светлости удаљава или приближава у односу на посматрача.

Уколико се извор светлости приближава, светлосни таласи имају мању таласну дужину, односно, имамо утисак да су плавичасте боје, док светлост која се удаљава видимо у црвенкастој боји. На основу искуства, светлост галаксија је у већини случајева црвенкаста, што значи да се оне удаљавају једна од друге, а и од нас. Уколико им је удаљеност већа, утолико им расте и брзина удаљавања. Ову појаву називамо феноменом црвеног помака. На основу овог посматрања настала је теорија ширења свемира.

Ултразвук срца

  • срце
  • Доплеров апарат за ултразвук - При рефлектовању таласа мења се фреквенција ултразвука, те можемо добити информацију о померању унутрашњих органа и струјању крви у њима.
  • емитовани талас
  • одбијени талас

Ултразвук срца

Једно од важних подручја примене Доплеровог ефекта је ултразвучни преглед срца. Помоћу традиционалних ултразвучних апарата може се вршити преглед структуре унутрашњих органа. Проучавајући таласну дужину одбијених ултразвучних таласа добићемо информацију о кретању унутрашњих органа и крви која протиче кроз њих, а на основу тога имамо податке о снабдевању крвљу посматраног органа или тумора и, евентуално о стању блокиране крвне жиле. Приликом порођаја се ултразвучни Доплер апарат користи за праћење откуцаја срца новорођенчета.

Радар

  • Мерење брзине помоћу одбијених радарских таласа
  • радар - Рефлектујућа таласна дужина предмета у покрету се, услед Доплеровог ефекта мења, а ту промену детектује уређај.
  • емитовани талас
  • одбијени талас

Радар

Једна од области примене Доплеровог ефекта је мерење брзине кретања возила у саобраћају помоћу радара. Апарат емитује радарски талас који се одбија од мереног возила Услед Доплеровог ефекта, таласна дужина одбијеног таласа се мења. Рачунањем таласне дужине одбијеног таласа можемо одредити брзину кретања возила. Ласерски уређаји за мерење брзине возила не функционишу на принципу Доплеровог ефекта, они раде на принципу прецизног мерења времена слања одбијеног таласа. Овако се може израчунати удаљеност возила у различитим временским интервалима, а на основу тога и брзина кретања.

Анимација

Нарација

Звук аутомобила који нам се приближава се разликује од звука аутомобила који се удаљава од нас. Возило током приближавања има виши, а при удаљавању нижи звук у односу на возило које мирује. Ова појава се назива Доплеров ефекат.

Доплеров ефекат можемо објаснити чињеницом да је брзина простирања звучних таласа независна од брзине кретања извора звука. Иако се возило креће, звучни таласи које емитује се не крећу брже, они се у зависности од средине, простиру константном брзином. Из тог разлога су таласни фронтови испред извора гушћи, а иза њега су проређени.

Услед згушњавања таласних фронтова, таласна дужина се смањује. Како је производ таласне дужине и фреквенције једнака брзини простирања, а она је константна, таласна фреквенција се повећава, услед чега је звук који чујемо виши.

Иза извора звука дешава се супротно: таласна дужина расте, фреквенција се смањује услед чега је звук који чујемо дубљи. Ова појава се одиграва и у случају када је у покрету посматрач, а не извор звука.

Уколико брзина кретања извора звука достигне брзину звука у посматраној средини, таласни фронтови формирају обложни зид у облику конуса. Назив овог зида је: Махов конус. Он се креће заједно са извором звука, односно летелицом.

Звучни таласи на површини звука појачавају један другог, што може довести до појаве праска кога посматрач чује у тренутку када површина купе прелази преко звучних таласа. Насупрот увреженом мишљењу, прасак не настаје у случају прекорачења брзине звука, он је непрекидно присутан током суперсоничног лета, али се не чује на свим локацијама.

На површини Земље, прасак се креће по путањи у облику хиперболе и може бити узрок огромним штетама као што су разбијање стакла на прозорима или померање нестабилних стена. Најчешће можемо чути прасак који узрокују суперсонични борбени авиони пробијањем звучног зида, мада се звучни прасак може уочити и при пуцању бичем.

Повезани додаци

Карактеристични параметри таласа

Анимација нам на примеру звучних таласа објашњава најважније параметре таласа.

Воз ТЖВ ПОС

Брзи воз ТЖВ ПОС саобраћа између Париза и јужне Немачке брзином од 320 km/h.

Како ради звучник?

Звучник производи звучне таласе уз помоћ електромагнетне индукције.

Како функционише ласер?

Ласери су уређаји који емитују уске, једнобојне снопове светлости високог интензитета.

Конкорд (1969)

Први суперсонични путнички авион чији су комерцијални летови почели 1976. године.

Ченду Ј-20 (Chengdu J-20), Моћни змај (Кина, 2017)

Ченду Ј-20, познат и као Моћни змај је борбени авион пете генерације кинеског ратног...

Како ради сонар?

Сонар је систем за навигацију, комуникацију и детекцију објеката, који за свој рад...

Мали потковичар

Слепи мишеви лове и оријентишу се уз помоћ ултразвука.

Врсте таласа

Таласи имају веома важну улогу у многим областима нашег живота.

Гравитациони таласи (ЛИГО опсерваторија)

Тела велике масе током убрзавања изазивају таласање простор-времена. Ови таласи су...

Експеримент месечевог радара (Золтан Бај,1946)

Мађарски научник је био први, коме је 1946. године успело детектирати снопове радарског...

Земљотрес

Земљотрес је једна од најразорнијих природних појава.

Added to your cart.