Ondes
L'effet Doppler

L'effet Doppler se manifeste lorsque la source d'une onde sonore ou (et) l'observateur sont en mouvement par rapport au milieu de propagation de l'onde. L'animation suivante illustre la situation dans laquelle la source de l'onde est en mouvement (l'observateur étant immobile). La source émet une onde de fréquence f , de période T et de longueur d'onde l. La  vitesse de propagation de l'onde est v et la source se déplace à une vitesse vs .

On remarque que la source se dirige initialement vers l'observateur pour ensuite s'en éloigner. À l'avant de la source la distance entre les fronts d'onde est plus petite qu'à l'arrière. La longueur d'onde apparente l' , percue par l'observateur, est donc plus courte à l'avant de la source qu'à l'arrière. La fréquence percue par l'observateur sera donc plus élevé à l'approche de la source.

Comme la distance parcourue par la source entre l'émission de deux fronts d'onde successifs est vsT , la longueur d'onde apparente s'exprime   l' = l ± vsT.

Puisque f ' = v/l' et que T = 1/la fréquence percue par l'observateur s'exprime donc :

f ' = f v ( v ± vs ) -1

Si vous éprouvez des difficultés avec l'animation, rechargez la page.


Questions

1. La vitesse de propagation de l'onde est généralement beaucoup plus grande que la vitesse de la source (ce n'est pas le cas sur l'animation). Estimez le rapport entre la vitesse de propagation de l'onde et la vitesse de la source  ( v / vs ) de l'animation.

2. L'écart entre la fréquence percue par l'observateur et la fréquence propre de la source est-il le même avant et après le passage de celle-ci ?

3. Si la fréquence propre de la sirène est de 400 Hz, quelle doit être la vitesse de l'ambulance pour que la fréquence percue soit de 425 Hz ? (prenez v = 340 m/s)

Merci à Walter Fendt et Yves Weiss
URL: http://home.a-city.de/walter.fendt/physfra/dopplerfra.htm
© Walter Fendt
© Traduction: Yves Weiss

 

http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/rfoy
(1998-2009) La physique en ligne