تأثير دوبلر – مصدر صوت متحرك
الفيزياءالاهتزازات والموجات16–17 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيليسير مصدر صوت (مركبة بصفارة إنذار) بسرعة ثابتة مارًّا بمستمع يقف على بعد d من الطريق؛ ومقدمات الموجات دوائر صادرة من المواضع السابقة للمصدر، فتتزاحم أمامه وتتباعد خلفه. يُحسب التردد الذي يستقبله المستمع، f'، من مركبات السرعة على امتداد مسار الصوت، ويُعرض رقمًا ومنحنى f'(t) وصوتًا مسموعًا: مرتفعًا أثناء اقتراب المصدر، ثم ينخفض تدريجيًا وهو يبتعد. ويمكن للمستمع أيضًا أن يتحرك عكس المصدر أو معه.
الدرس: الموجات الصوتية: تأثير دوبلر لمصدر متحرك أو مراقب متحرك
ماذا تعرض
تأثير دوبلر هو تغير التردد المسموع عندما يتحرك مصدر الصوت والمستمع أحدهما بالنسبة إلى الآخر. يصدر المصدر المتحرك كل قمة موجية من موضع جديد، فتتزاحم القمم أمامه وتتباعد خلفه. وعندما يقترب الاثنان تصل القمم بتواتر أكبر فيسمع المستمع ترددًا أعلى، وعندما يتباعدان يسمع ترددًا أدنى. في الهواء الساكن f' = f·(v + vo')/(v − vs')، حيث vs' وvo' مركبتا السرعة على امتداد الخط الواصل بينهما. وعند مرور المصدر تتغير هاتان المركبتان بسلاسة، فتنخفض حدة الصوت تدريجيًا كصفارة سيارة إسعاف عابرة.
طريقة الاستخدام
اضغط زر السماعة لتسمع الصوت، ثم تابع مرورًا واحدًا: يبدأ f' مرتفعًا، ثم ينخفض تدريجيًا متجاوزًا تردد المصدر، وينتهي منخفضًا. قارن تباعد الدوائر أمام المصدر وخلفه. غيّر «سرعة المصدر» و«تردد المصدر»، واسحب المستمع لتغيير «البعد عن الطريق»، أو اضبط «المستمع» على «يتحرك عكس المصدر». استخدم «إيقاف مؤقت» و«تشغيل» و«إعادة الضبط» لإعادة المرور.
المعاملات القابلة للتغيير
- سرعة المصدر 0–170 m/s
- تردد المصدر 200–1000 Hz
- المستمع ساكن, يتحرك عكس اتجاه المصدر, يتحرك مع المصدر
- سرعة المستمع 0–100 m/s
- بعد المستمع عن الطريق 10–60 m
أسئلة للاستكشاف
- لماذا ينخفض f' تدريجيًا بدل أن يقفز من مرتفع إلى منخفض عند مرور المصدر بالمستمع؟
- لماذا يساوي f' التردد f بعد أن يحاذي المصدر المستمع بقليل، لا في تلك اللحظة؟
- عند سرعة مصدر 170 m/s، كيف يُقارن الطولان الموجيان أمام المصدر وخلفه بالطول الموجي والمصدر ساكن؟
