Viete, čo je Dopplerov efekt?
Ak ste fanúšikom Teórie veľkého tresku a nenechajte si ujsť epizódu, možno si pamätáte, keď sa Sheldon oblečený v Dopplerovom efekte zúčastnil na kostýmovom večierku hostenom Penny. Nerd sa dokonca pokúsil vysvetliť blondínke, čo tým výstroji znamenali, hovoriac, že to bola „zjavná zmena vo frekvencii vlny spôsobená relatívnym pohybom medzi zdrojom vlny a pozorovateľom“, ale dostali ste vysvetlenie?
Zdroj obrázka: Prehrávanie / Quo.es
Tento zvláštny efekt prvýkrát opísal rakúsky fyzik Christian Johann Doppler - odtiaľ názov tohto fenoménu - a súvisí s tým, ako stacionárny pozorovateľ vníma frekvenciu zvuku emitovaného pohyblivým zdrojom. Ako viete, zvukové vlny sú vytvárané vibráciami tela a tón konkrétneho zvuku závisí od toho, koľkokrát toto telo vibruje za sekundu.
Čím rýchlejšie teda budú vibrácie produkovať, tým bude hlasnejší alebo prenikavejší. Naopak, čím pomalšie sú vibrácie, tým nižší (alebo nižší) zvuk bude. Aby sme pochopili Dopplerov efekt, je tiež potrebné pochopiť, ako sa vlny správajú, keď je emitujúci zdroj v pohybe.
Ak je teda objekt emitujúci zvukové vlny statický, k šíreniu dochádza symetricky, pričom sa pohybuje od zdroja konštantnou rýchlosťou a bez zjavných zmien v zvukovej frekvencii.
Keď však objekt emitujúci zvukové vlny putuje určitým smerom, stlačí vzduch priamo pred vami. Týmto spôsobom sa zvukové vlny emitované pohybujúcim sa telesom akumulujú pred objektom, čo spôsobuje, že frekvencia zvuku je na prednej strane vnímaná ako vyššia ako na zadnej strane.
Ambulâââââaaaaaa ...
Teraz si predstavte, že sa k vám blíži sanitka. Keď sa vozidlo priblíži, vnímame zvuk sirény ako hlasnejší. Avšak čoskoro potom, čo sanitka prešla, tón sa stáva vážnejším a slabším. To isté platí o autách, ktoré míňajú naše trúbky. Toto je Dopplerov efekt!
Keď sa sanitka priblíži k „poslucháčovi“, zvukové vlny sa stávajú viac stlačené v prednej časti vozidla, čo spôsobuje zvýšenie frekvencie zvuku sirény. A keď sanitka prechádza pozorovateľom, zvukové vlny sa šíria, čo spôsobuje, že poslucháč si všimne zníženie frekvencie sirény. Ak chcete lepšie porozumieť tomuto fenoménu, pozrite si video nižšie, ktoré vytvoril Robert Krampf:
Nadzvukové lietadlo
Ale čo keď zdroj zvuku cestuje rýchlosťou blízkou rýchlosti zvuku, 340 metrov za sekundu? Predstavte si napríklad nadzvukovú rovinu. Vlny sa sústredia v nose lietadla v rovnakom bode a vytvoria tlakovú bariéru, ktorá môže dokonca zničiť lietadlo.
Keď objekt prekročí zvukovú bariéru - alebo nadzvukovú rýchlosť - vo vnútri lietadla, nebude počuť nič iné, pretože vlny zostanú pozadu. Ani vo vnútri kabíny nebude možné počuť hluk vzduchu alebo motorov, len normálne zvuky posádky, pretože zvuk hlasu pilota nie je ovplyvnený rýchlosťou lietadla.
Stacionárny pozorovateľ si však všimne hlasný náraz práve vtedy, keď lietadlo prejde touto tlakovou bariérou sústredenou v čele lietadla. Tento manéver je zakázaný v blízkosti miest a budov, pretože spôsobuje silné rázové vlny, ktoré môžu rozbiť sklo a spôsobiť menšie štrukturálne poškodenie budov.
Kuriozity týkajúce sa Dopplerovho efektu
Ale ak si myslíte, že Dopplerov efekt je len na vysvetlenie toho, ako sa sanitné sirény stanú menej nepríjemnými po tom, čo nás prejdú, alebo aby sa zmenili na vtipné kostýmy, je nám ľúto, že vás informujeme, že sa mýlite! Vyskúšajte to:
- Existujú meteorologické radary, ktoré sa spoliehajú na Dopplerov efekt na predpoveď počasia pomocou merania elektromagnetických vĺn;
- Astronómovia sa spoliehajú na tento jav, keď po pozorovaní odchýlky vo svetelnej frekvencii objavia nové binárne planéty a hviezdy a dokonca zmerajú rýchlosť iných nebeských telies vo vesmíre;
- Echokardiogramy kombinujú ultrazvuk a Dopplerov efekt, aby umožnili kardiológom vizualizovať srdcové štruktúry.
Odporúčaná
