ドップラー効果

ドップラー効果

近づいている音源の方が高くて、遠ざけている音源の方が音が低いという現象です。

物理

関連のエクストラ

シーン

ドップラー効果

  • 放出された音の波面
  • 観察者
  • 近づいている自動車の音
  • 遠ざけている自動車の音

ドップラー効果

近づいている自動車遠ざけている自動車異なっています。近づいている自動車の音が高く、遠ざけている自動車の音は停止している車の音より低いです。この現象はドップラー効果と呼ばれています。

説明

  • f₀ = 200 Hz
  • f₂ = 200 Hz
  • f₁ = 200 Hz
  • λ₀ = 1.65 m
  • λ₂ = 1.65 m
  • λ₁ = 1.65 m
  • f₀ = 200 Hz - 自動車の音の周波数。実際、この音は複数の構成部分があります。
  • f₂ = 208 Hz - 自動車は近づいていると、観察者が高い音が聞こえます。
  • f₁ = 192 Hz - 自動車は遠ざけていると、観察者が低い音が聞こえます。
  • λ₂ = 1.58 m - 自動車の前に波面が積み重なり、波長が減少化し、周波数が高くなり、速度が変化しません。
  • λ₁ = 1.72 m - 自動車の裏に波面が広がり、波長が増加し、周波数が低くなり、速度が変化しません。
  • f₀ = 200 Hz - 自動車の音の周波数。実際、この音は複数の構成部分があります。
  • f₂ = 218 Hz - 自動車は近づいていると、観察者が高い音が聞こえます。
  • f₁ = 184 Hz - 自動車は遠ざけていると、観察者が低い音が聞こえます。
  • λ₂ = 1.51 m - 自動車の前に波面が積み重なり、波長が減少化し、周波数が高くなり、速度が変化しません。
  • λ₁ = 1.78 m - 自動車の裏に波面が広がり、波長が増加し、周波数が低くなり、速度が変化しません。
  • f₀ = 200 Hz - 自動車の音の周波数。実際、この音は複数の構成部分があります。
  • f₂ = 240 Hz - 自動車は近づいていると、観察者が高い音が聞こえます。
  • f₁ = 171 Hz - 自動車は遠ざけていると、観察者が低い音が聞こえます。
  • λ₂ = 1.37 m - 自動車の前に波面が積み重なり、波長が減少化し、周波数が高くなり、速度が変化しません。
  • λ₁ = 1.92 m - 自動車の裏に波面が広がり、波長が増加し、周波数が低くなり、速度が変化しません。

現象の説明

ドップラー効果が起こる理由とは、音波の速度音源の速度と無関係です。

自動車は移動しても停止しても、放出する音波一定速度は音を伝える媒体の特徴です。しかし、音源が動いていると、波面がその前に積み重なり、その裏には広がります。

波面積み重なりのため、音波の波長が減少します。波長周波数をかけて波の一定速度が求められるので、波の周波数高くなると、音が高く聞こえます。音源の裏のにはそのが行います:波長が増加し、周波数が減少するため、音が低く聞こえます。

音源ではなく、観察者動いているときも同じ現象が行われます。

ソニックブーム

  • マッハ円すい - 音速より速く動く音源の場合は、波面は円錐体を形成します。音の振幅がとても大きく、マッハ円錐体を通る観察者はソニックブームが聞こえます。
  • 双曲線 - マッハ円錐体は水面を通る場所で双曲線が形成されます。
  • ソニックブーム

ソニックブーム

音源となる、例えば飛行機はその媒体の特徴的な音速に達する高速で動くと、波面円錐を形成します。これはマッハ円錐体と呼ばれ、飛行機とともに動きます。

音波は円錐の表面に渡って強化するので、観察者円錐体を通ると、ソニックブームが聞こえます。

一般に信じられているのとは反対に、飛行機は音速を超える速度に動く時ではなく、超音速飛行中ずっと続きますが、どこでも聞こえるわけではありません。

マッハ円錐体は地球の表面を交差する場所でブームカーペットという双曲線が形成されます。ソニックブームはカーブで広がり、飛行経路とともに動きます。大きな被害を起こすこともある:窓が割れたり、不安定な岩が落ちたりすることもあります。

ソニックブームは主に超音速戦闘機に発生されますが、むちを打つこときにも小さなソニックブームが発生します。

天体物理学

  • 遠ざけている星雲
  • 赤方偏移 - 光波の場合は、ドップラー効果の影響でスペクトル線は偏移します。物体が遠ざけていると、これらの線は赤の方に偏移します。
  • 観察者

天体物理学

音波と同様に、光波ドップラー効果を実演することがあります。光源が近づいている、あるいは遠ざけている場合は、ドップラー効果が行います。

近づいている光源からの光の波長が短くに見えます。遠ざけている光源から放出される光がに見えます。

星雲の色は常に赤っぽく観察されています。その理由とは、お互い、そして地球からも次第に離れている移動をしています。この現象は赤方偏移と言います。一般的に認められている拡大化している宇宙の概念もこの観察に基づいています。

心臓の超音波

  • 心臓
  • ドップラー効果の装置 - 反射されるとき、超音波の周波数が変わります。このように、内臓とその中に流れる血液に関する情報が得られます。
  • 放出された波
  • 反射された波

心臓の超音波

ドップラー効果の特徴を利用方法は心エコー検査です。超音波の装置は内臓の構造を調べるに使われています。反射された超音波の波長を調べることによって、内臓の中の動きの速度も確定できます。

ドップラー超音波装置に探検できるのは内臓の構造ではなく、動脈と静脈の中で血流の量と速度も測定できます。これはスキャンされた内臓や腫瘍の血液供給に関する情報、あるいは遮断された血管の状況に関して情報が得られます。

ドップラー超音波装置は生まれるときに、胎児の心拍を確認するにも使われています。

速度カメラ

  • 反射しているレーダー波の速度の測定
  • 速度カメラ - ドップラー効果のため、動いている物体に反射される波の波長が変わり、装置がそれを探検します。
  • 放出された波
  • 反射された波

速度カメラ

高速カメラは動いている自動車の速度をドップラー効果を利用して測定する装置の一つです。

この装置は電波を放出します。電波は速度を測る自動車に反射されます。この反射されたの波長はドップラー効果の影響で変化します。自動車の速度は反射された電波の波長を使って求められます。

速度カメラの動作と異なって、レーザースピードガンの動作はドップラー効果を利用せず反射時間の精密な測定を基づいています。これを使って、時間によって自動車の距離と速度を求められます。

アニメーション

  • 0 km/h
  • 50 km/h
  • 100 km/h
  • 200 km/h

ナレーション

近づいている自動車遠ざけている自動車異なっています。近づいている自動車の音が高く、遠ざけている自動車の音は停止している車の音より低いです。この現象はドップラー効果と呼ばれています。

ドップラー効果が起こる理由とは、音波の速度音源の速度と無関係です。

自動車は移動しても停止しても、放出する音波一定速度は音を伝える媒体の特徴です。しかし、音源が動いていると、波面がその前に積み重なり、その裏には広がります。

波面積み重なりのため、音波の波長が減少します。波長周波数をかけて波の一定速度が求められるので、波の周波数高くなると、音が高く聞こえます。音源の裏のにはそのが行います:波長が増加し、周波数が減少するため、音が低く聞こえます。

音源ではなく、観察者動いているときも同じ現象が行われます。

音源となる、例えば飛行機はその媒体の特徴的な音速に達する高速で動くと、波面円錐を形成します。これはマッハ円錐体と呼ばれ、飛行機とともに動きます。

音波は円錐の表面に渡って強化するので、観察者円錐体を通ると、ソニックブームが聞こえます。

一般に信じられているのとは反対に、飛行機は音速を超える速度に動く時ではなく、超音速飛行中ずっと続きますが、どこでも聞こえるわけではありません。

マッハ円錐体は地球の表面を交差する場所でブームカーペットという双曲線が形成されます。ソニックブームはカーブで広がり、飛行経路とともに動きます。大きな被害を起こすこともある:窓が割れたり、不安定な岩が落ちたりすることもあります。

ソニックブームは主に超音速戦闘機に発生されますが、むちを打つこときにも小さなソニックブームが発生します。

関連のエクストラ

音波の特徴

アニメーションでは、音波を通して、波の最も重要な特徴を説明します。

スピーカーはどのように動作しますか。

スピーカーは電磁誘導により音波を発生します。

コンコルド (1969年)

初めての超音速旅客機は1976年に運航が開始されました。

Chengdu J-20 威龍(中国, 2017年)

威龍とも呼ばれるChengdu J-20は第5世代ジェット戦闘機に分類される戦闘機です。

TGV POS

パリとドイツ南部の間を走っている電車であり、最大速度が320km/hです。

波の種類

波は生活の様々な分野で異常に重要な役割を果たしています。

ヒメキクガシラコウモリ

コウモリは超音波を使用して定位し、狩りをする。

ソナーはどのように動作しますか。

このアニメーションはソナーの動作を紹介します。

月レーダー実験 (バイ・ゾルタン、1946年)

1946年に、ハンガリーの学者、バイ・ゾルタンは月からのレーダー反射波受信に成功しました。

重力波 (LIGO)

質量が大きい物体は加速していると、時空にさざ波が発生します。これらの波は重力波と言います。

地震

地震は地球の最も破壊力がある自然現象の一つです。

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