Ondes sonores et décalage Doppler

1. Mis en place : deux haut-parleurs face à face sur un banc d’optique. Un orateur doit être branché sur un générateur de fonctions (signal) sur un côté d’un té BNC, avec l’autre côté du té BNC connecté au canal A sur l’oscilloscope. Le deuxième orateur doit être branché sur canal B de l’oscilloscope.
2. Mettre en marche le générateur de signaux et l’oscilloscope et régler le cadran sur le générateur pour produire une vague de 5 kHz. L’enceinte connectée à l’appareil devrait produire un terrain stable qui sonne comme une alarme et deux vagues devraient apparaître sur l’oscilloscope.
3. Introduisez l’enceinte qui est raccordé au canal B le long de l’audience jusqu'à ce que les deux ondes sont en phase. Noter la distance entre les deux enceintes.
4. Glisser lentement vers l’arrière l’enceinte du canal B pour que les ondes sont déphasées. Continuer glissant vers l’arrière jusqu'à ce que les ondes sont en phase de nouveau. Enregistrer la nouvelle distance entre les enceintes.
5. Soustraire la distance finale de l’initiale de trouver la longueur d’onde du son. Utilisez cette valeur et la fréquence pour calculer la vitesse observée du son à l’aide de l’équation 2.
6. Répétez les étapes 1,3 à 1,5 pour les fréquences de 8 kHz et 3 kHz. Notez la relation inversement proportionnelle entre la longueur d’onde et de fréquence.
7. Comparer les vitesses expérimentales à la vitesse prévue en utilisant la température de la salle de classe.

2. effet Doppler avec un appareil de diapason/Doppler

La vidéo montre une expérience à l’aide d’un appareil Doppler, mais cette même expérience pourrait être réalisée à l’aide d’un diapason. Le protocole à l’aide d’un diapason est décrit ici :

1. Attacher un morceau long de 1 m de chaîne à la fin d’un diapason. Maintenue à la longueur de la taille, le diapason doit se rapprocher de mais pas toucher le sol.
2. Connecter un microphone à un canal de l’oscilloscope et placez le micro à une distance fixe (environ 1,5 m).
3. Vibrer le diapason pour créer un son et maintenez-le en place à 1,5 m du micro. Notez combien vagues apparaissent sur l’écran.
4. Vibrer le diapason à nouveau et commencer à balancer la fourche autour en cercles à une vitesse stabilisée.
5. Celles observant que le diapason oscillant remarquerez que comme la fourche oscille vers eux, la fréquence ou pas, obtient plus élevés. En même temps, l’oscilloscope devrait montrer un peu plus de vagues sur l’écran. Comme il balance loin d’eux, le terrain est plus faible et l’oscilloscope devrait montrer un peu moins vagues sur l’écran. Voir Figure 1 ci-dessous pour un exemple d’une vue de l’oscilloscope.

Figure 1 : Représentation des ondes sonores d’un diapason subir l’effet Doppler, telles qu’affichées par un oscilloscope. Comme la fourche oscille vers le micro, les ondes sonores sont émis à des distances plus étroites et créer l’illusion d’un terrain plus élevé. Remarque : Le changement de fréquence des ondes suivi l’écran de l’oscilloscope peut être subtil, et l’amplitude des vagues va aussi changer par rapport à la position de la fourche comme l’amplitude de l’onde sonore est proportionnelle au volume (ou « loudness »).