Эффект Допплера в акустике

Звуковыми волнами называют упругие волны с частотами от 16 до 20000 Гц, воспринимаемые органами слуха человека.

Звуковые волны в жидких и газообразных средах являются продольными. В твёрдых телах могут распространяться как продольные, так и поперечные звуковые волны.

Эффект Допплера состоит в изменении частоты звуковых колебаний при движении источника или приёмника относительно среды, в которой распространяются звуковые волны.

Обозначим: с — скорость звука в данной среде; u и v — скорости соответственно источника и приёмника относительно среды.

Различные частные случаи движения источника и приёмника приведены в таблице.

Сделаем необходимые комментарии.

В случае 2 приёмник движется навстречу источнику: скорость звука относительно приёмника становится. Формула (14.2) получается из (14.1) заменой. Если же приёмник удаляется от источника, то производим замену.

В случае 3 источник движется навстречу приёмнику. Пока волна проходит по направлению к приёмнику расстояние, равное длине волны источник успевает сместиться на расстояние,где Т — период колебаний. Источник как бы "сжимает" волну в направлении своего движения и её длина будет

 

 

.

 

Формула (14.4) получается из (14.1) заменой.

В формуле (14.6) (общий случай) верхний знак берётся в случае сближения приёмника и источника, а нижний — в случае удаления.

Эффект Допплера имеет место также для световых волн. Он используется для определения скорости различных движущихся тел, начиная от астрономических объектов (звёзд и галактик) и заканчивая судами и автотранспортом.

Таблица

№	Движение источника или приёмника	Частота
			(14.1)
			(14.2)
		(14.3)
			(14.4)
		(14.5)
			(14.6)