ドップラー効果:定義、式、およびその他の知っておくべきこと

ドップラー効果とは何か知っていますか?日常生活でよくある例の1つは、サイレンが私たちに向かって走っている救急車を見るときです。遠くからはすでにサイレンの音が聞こえますが、音の周波数は低くなっています。救急車が私たちに近いほど、音の周波数はより明確になります。そして救急車が遠くなるほど、音の周波数は小さくなります。現在、このイベントはドップラー効果と呼ばれています。しかし、このドップラー効果の本当の意味は何ですか?

この機会に、ドップラー効果についてさらに説明します。

ドップラー効果を理解する

ドップラー効果 は、波のソースに対して移動している受信機への波の周波数または波長の変化です。この出来事について最初に説明したオーストリアの科学者、クリスチャン・ドップラー。

沈黙していた人は、同じく沈黙していた声の出所から声を聞いた。私たちが聞く音は、音源と同じ周波数になります。ただし、ドップラー効果では、音源は動いているものです。オブジェクトが近いほど、音の周波数が高くなり、その逆も同様です。

ドップラー効果式

ドップラー効果とは何かを知った後、ドップラー効果の式を理解する時が来ました。この効果は、次の方法で定式化できます。

ドップラー効果の公式

説明:

fp リスナーが聞く周波数(Hz)です

fs は音源から放出される周波数(Hz)です。

vは空気中の音速(m / s)です

vp リスナーの速度です-移動する場合-(m / s)

vs は音源の速度です-移動する場合-(m / s)

上記の式の±符号は、リスナーと音源の状態に合わせて正または負にすることができます。 v pは、リスナーが音源に近づくと正(+)になり、音源から離れると負の値になります。また、v sは、音源がリスナーから離れている場合は正(+)であり、リスナーに近づいている場合は負(-)です。

ドップラー効果の活用

ドップラー効果はさまざまな用途に使用できます。いくつかの例を次に示します。

利用 レーダーについて

ドップラー効果は、さまざまなタイプのレーダーで利用され、観測対象の速度を測定します。受信周波数の変化を測定することで、物体の速度を測定することができます。

健康への活用

健康におけるこの効果の利用の一形態は 心エコー図、 ドップラー効果現象を利用して、血流の速度や組織組織の特性を正確に測定する医療機器。このデバイスには、2次元および3次元のドップラー超音波音を使用して心臓と血流の画像を生成する機能もあります。

上記の2つのこととは別に、この効果にはさらに多くの用途があります。

問題の例

時速90kmで移動する周波数940Hzのサイレンが鳴っている救急車が、道路脇に立っている人に近づきました。空気中の音速が340m / sの場合、サイレンはその人にどの周波数を聞きますか?

討論:

v s = 90 km / h = 25 m / sであることが知られています。

音源がリスナーに近づくので、vs 負の値(-)

リスナーが沈黙しているので、vp   = 0.

そのため:

数式を使用する

ドップラー効果式

得られた結果は次のとおりです。

ドップラー効果の結果の例

人が聞くサイレンの周波数は1014.6Hzです。

さて、それはドップラー効果と式の説明です、あなたは質問がありますか?ある場合は、コメント欄に記入してください。そして、この知識を群衆と共有することを忘れないでください!

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