Doppler etkisi

Doppler etkisi

Yaklaşan bir ses kaynağının sesinin uzaklaşaninkinden daha yüksek olduğu bilinen bir olgudur.

Fizik

İlgili ekstralar

Görüntüler

Doppler etkisi

  • yayılan sesin dalga cepheleri
  • gözlemci
  • yaklaşan aracın sesi
  • uzaklaşan aracın sesi

Doppler etkisi

Yakınlaşan bir arabanın sesi uzaklaşan bir arabanın sesinden farklıdır.
Bir yerde duran arabanın sesinden yakınlaşan arabanın sesi daha yüksek, uzaklaşan arabanınki ise daha düşüktür. Bu olay Doppler etkisi olarak adlandırılır.

Açıklama

  • f₀=200 Hz
  • fₑ=200 Hz
  • fₕ=200 Hz
  • λ₀=1,65 m
  • λₑ=1,65 m
  • λₕ=1,65 m
  • f₀=200 Hz - Araç sesinin frekansı yaklaşık bu kadardır. Gerçekte bu ses birden fazla sesten oluşur.
  • fₑ=208 Hz - Araç yaklaştığında gözlemci daha yüksek frekanslı ses duyar.
  • fₕ=192 Hz - Araç uzaklaştığında gözlemci daha düşük frekanslı ses duyar.
  • λₑ=1,58 m - Aracın önünde dalga cepheleri yığılır, dalga boyu azalır, frekans artar, dalga hızı değişmez.
  • λₕ=1,72 m - Aracın arkasında dalga cepheleri dağılır, dalga boyu artar, frekans azalır, dalga hızı değişmez.
  • f₀=200 Hz - Araç sesinin frekansı yaklaşık bu kadardır. Gerçekte bu ses birden fazla sesten oluşur.
  • fₑ=218 Hz - Araç yaklaştığında gözlemci daha yüksek frekanslı ses duyar.
  • fₕ=184 Hz - Araç uzaklaştığında gözlemci daha düşük frekanslı ses duyar.
  • λₑ=1,51 m - Aracın önünde dalga cepheleri yığılır, dalga boyu azalır, frekans artar, dalga hızı değişmez.
  • λₕ=1,78 m - Aracın arkasında dalga cepheleri dağılır, dalga boyu artar, frekans azalır, dalga hızı değişmez.
  • f₀=200 Hz - Araç sesinin frekansı yaklaşık bu kadardır. Gerçekte bu ses birden fazla sesten oluşur.
  • fₑ=240 Hz - Araç yaklaştığında gözlemci daha yüksek frekanslı ses duyar.
  • fₕ=171 Hz - Araç uzaklaştığında gözlemci daha düşük frekanslı ses duyar.
  • λₑ=1,37 m - Aracın önünde dalga cepheleri yığılır, dalga boyu azalır, frekans artar, dalga hızı değişmez.
  • λₕ=1,92 m - Aracın arkasında dalga cepheleri dağılır, dalga boyu artar, frekans azalır, dalga hızı değişmez.

Açıklama

Doppler etkisi ses dalgalarının hızının ses kaynağının hızından bağımsız olması nedeniyle oluşur.

Bir araç ister hareketli ister hareketsiz olsun çıkardığı ses dalgaları ortama özgü sabit bir hızda yayılır. Bu nedenle hareketli ses kaynağının önünde dalga cepheleri yığılır, arkasında ise dalga cepheleri dağılır.

Yığılan dalga cepheleri nedeniyle ses dalgalarının dalga boyu azalır. Dalga boyunun ve frekansın çarpımı ses dalgalarının hızıyla eşit ve ses dalgalarının hızı sabit olduğu için, dalgaların frekansı artar ve daha yüksek perdeli bir ses üretir.
Ses kaynağının arkasında tam tersi olur: Sesin dalga boyu artar ve frekansı azalır, böylece daha düşük perdeli bir ses duyulur.

Ses kaynağı yerine gözlemci hareket ettiğinde de aynı olay gerçekleşir.

Sonik patlama

  • Mach konisi - Ses kaynağı ses hızından daha hızlı ilerlediğinde, dalga cepheleri bir koni oluşturur. Burada sesin genliği çok büyük olur. Mach konisi gözlemciye ulaştığında yüksek sesli bir patlama olarak duyulur.
  • hiperbol - Mach konisi su yüzeyini kestiği yerde hiberbole benzeyen bir iz bırakır.
  • sonik patlama

Sonik patlama

Ses kaynağının örneğin bir uçağın hızının o ortamdaki ses hızına ulaşması durumunda, dalga cepheleri Mach konisi olarak bilinen bir koniyi oluşturur. Mach konisi uçakla birlikte hareket eder.

Ses dalgaları koni yüzeyi boyunca güçlendirilir, bu yüzden üzerinden koni yüzeyinin geçtiği bir gözlemci sonik patlama duyar.

Yaygın inanışın aksine sonik patlama sadece uçağın ses hızını aştığı anda meydana gelmez. Süpersonik uçuş sırasında sürekli olarak meydana gelir, ancak her yerde duyulmaz.

Mach konisi Dünya yüzeyini kestiği yerde bir hiperbol oluşturur ve şiddetli hasara neden olabilir: Pencereler kırılabilir ve stabil olmayan kayalar yere düşebilir.

Sonik patlamalar çoğunlukla süpersonik avcı uçakları tarafından üretilir, ancak bir kamçı kullanıldığında da ufak çaplı bir sonik patlama yaratılır.

Astrofizik

  • uzaklaşan galaksi
  • kırmızıya kayma - Doppler etkisi ışık dalgaları söz konusu olduğunda spektral çizgilerde kaymaya neden olur. Bir nesne uzaklaşıyorsa spektral çizgiler kırmızıya kayar.
  • gözlemci

Astrofizik

Ses dalgalarına benzer şekilde, ışık dalgaları da ışık kaynağı gözlemciye yaklaşırken veya ondan uzaklaşırken Doppler etkisini gösterir.

Yaklaşan bir ışık kaynağının yaydığı ışık daha kısa bir dalga boyuna sahiptir, yani mavimsi olarak algılanacaktır, uzaklaşan bir kaynak tarafından yayılan ışık ise kırmızımsı algılanacaktır.
Galaksiler tarafından yayılan ışığın renk spektrumunun kırmızı ucuna doğru kaydığı, yani birbirlerinden ve yeryüzünden sürekli olarak uzaklaştıkları ve uzaklaştıkça daha hızlı hareket ettikleri gözlenmiştir. Bu fenomene kırmızıya kayma denir. Genişleyen Evren Kuramı bu fenomene dayanır.

Kalp ultrasonu

  • kalp
  • Doppler ultrason cihazı - Ultrason yansıdığında frekansı değişir böylece iç organların hareketi ve damarlardaki kan akışının hızı hakkında bilgi alabiliriz.
  • yayılan dalga
  • yansıyan dalga

Kalp ultrasonu

Doppler etkisinin bir başka karakteristik kullanım alanı kalp ultrasonudur.
Geleneksel ultrason makineleri iç organların yapısını incelemek için kullanılır.
Yansıyan ultrasonun dalga boyu incelenerek iç organların hareketi ve damarlardaki kan akışının hızı da saptanabilir. Bu, incelenen organın veya tümörün kan kaynağı veya tıkalı bir kan damarının durumu hakkında bilgi verebilir.

Doğum sırasında bebeğin kalp atışını izlemek için de Doppler ultrason cihazı kullanılır.

Hız kamerası

  • Yansıyan radar dalgalarıyla hız ölçümü
  • hız kamerası - Doppler etkisinden dolayı hareketli nesnenin yansıttığı dalganın dalga boyu değişir ve cihaz bunu algılar.
  • yayılan dalga
  • yansıyan dalga

Hız kamerası

Hareket eden araçların hızının hız kamerasıyla ölçülmesi Doppler etkisinin kullanım alanlarından biridir.

Cihaz radyo dalgası yayar. Dalga hedeflenen araçtan yansıtılır. Yansıtılan dalganın dalga boyu Doppler etkisine bağlı olarak değişir. Aracın hızı yansıtılan radyo dalgasının dalga boyundan hesaplanabilir.

Hız kameralarının çalışmasının aksine, lazer hız göstergesinin çalışması Doppler etkisine değil, yansıtma süresinin kesin ölçümüne dayanmaktadır. Bu, öncelikle farklı zaman aralıklarında aracın mesafesini ve sonra hızını hesaplamak için kullanılabilir.

Animasyon

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

Anlatma

Yakınlaşan bir arabanın sesi uzaklaşan bir arabanın sesinden farklıdır.
Bir yerde duran arabanın sesinden yakınlaşan arabanın sesi daha yüksek, uzaklaşan arabanınki ise daha düşüktür. Bu olay Doppler etkisi olarak adlandırılır.

Doppler etkisi ses dalgalarının hızının ses kaynağının hızından bağımsız olması nedeniyle oluşur.

Bir araç ister hareketli ister hareketsiz olsun çıkardığı ses dalgaları ortama özgü sabit bir hızda yayılır. Bu nedenle hareketli ses kaynağının önünde dalga cepheleri yığılır, arkasında ise dalga cepheleri dağılır.

Yığılan dalga cepheleri nedeniyle ses dalgalarının dalga boyu azalır. Dalga boyunun ve frekansın çarpımı ses dalgalarının hızıyla eşit ve ses dalgalarının hızı sabit olduğu için, dalgaların frekansı artar ve daha yüksek perdeli bir ses üretir.
Ses kaynağının arkasında tam tersi olur: Sesin dalga boyu artar ve frekansı azalır, böylece daha düşük perdeli bir ses duyulur.

Ses kaynağı yerine gözlemci hareket ettiğinde de aynı olay gerçekleşir.

Ses kaynağının örneğin bir uçağın hızının o ortamdaki ses hızına ulaşması durumunda, dalga cepheleri Mach konisi olarak bilinen bir koniyi oluşturur. Mach konisi uçakla birlikte hareket eder.

Ses dalgaları koni yüzeyi boyunca güçlendirilir, bu yüzden üzerinden koni yüzeyinin geçtiği bir gözlemci sonik patlama duyar.

Yaygın inanışın aksine sonik patlama sadece uçağın ses hızını aştığı anda meydana gelmez. Süpersonik uçuş sırasında sürekli olarak meydana gelir, ancak her yerde duyulmaz.

Mach konisi Dünya yüzeyini kestiği yerde bir hiperbol oluşturur ve şiddetli hasara neden olabilir: Pencereler kırılabilir ve stabil olmayan kayalar yere düşebilir.

Sonik patlamalar çoğunlukla süpersonik avcı uçakları tarafından üretilir, ancak bir kamçı kullanıldığında da ufak çaplı bir sonik patlama yaratılır.

İlgili ekstralar

Ses dalgalarının özellikleri

Animasyon dalgaların en önemli özelliklerini ses dalgaları aracılığıyla açıklar.

Chengdu J-20 Mighty Dragon (Çin, 2017)

"Muazzam Ejderha", Çin hava kuvvetlerinin beşinci nesil hayalet savaş uçağıdır.

Concorde (1969)

Sesten bile hızlı uçan ilk yolcu uçağının tarifeli seferleri 1976'da başladı.

Hoparlör Nasıl Çalışır?

Hoparlör, elektromanyetik indüksiyonu kullanarak hava titreşimleri oluşturur.

TGV POS Tren

Paris ile Güney Almanya arasında sefer yapan hızlı trenin seyir hızı 320 km/h'tir.

Ay Radarı Deneyimi (Zoltán Bay, 1946)

Ay'dan gelen radar yankıları ilk olarak 1946'da bu cihaz yardımıyla algılandı.

Dalga Türleri

Dalgalar hayatımızın birçok alanında son derece önemli bir rol oynamaktadır.

Küçük Nalburunlu Yarasa

Yarasalar, ultrason yardımıyla avlanır ve yönlerini bulur.

Kütleçekimsel Dalga (LIGO Gözlemevi)

Kütlesi büyük olan bir cisim hareket ederken ivme kazanınca etrafındaki uzay-zamanda dalgalanma oluşur; oluşan dalgalar kütleçekimsel dalga olarak adlandırılır.

Sonar Nasıl Çalışır?

Yaydığı ses dalgalarının yankısı aracılığıyla görüntü oluşturur.

Deprem

Deprem, Dünya'da meydana gelen en yıkıcı doğa olaylarından biridir.

Added to your cart.