Lydændring ved bevægelse – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Lydændring ved bevægelse

24. juni 2008

Lydændring ved bevægelse

Hej Malte 
Jeg kender desværre ikke ordet for det - hvis jeg gjorde havde jeg google't det.
Men jeg skal prøve at forklare mig:

Når noget (f.eks. en ambulance med udrykning) bevæger sig imod dig, vil du typisk (alt afhængigt af vindretning/styrke osv.) kunne høre lyden af det. Men når det passerer dig "bøjer" lyden på en måde, og er derefter 'anderledes' når den bevæger sig væk fra dig..?

Eksempel: En Formel 1 bil passerer dig og det lyder noget i stil med "Niiiiiouuw" ;)

Hvad kaldes dette? Og hvorfor er det sådan?

Mange tak for hjælpen :)


Venlig Hilsen
B W J

 

 

Dopplereffekt: Effekten blev beskrevet af den Østrigske fysiker og matematiker Christian Doppler (1803 - 1853) i 1842.

Christian Doppler (1803 - 1853)

Når en ambulance står stille og har sirenen i gang, hører man en lyd igennem luften. Lyden er små over og undertryk,l som breder sig fra bilen. Kører hen imod et sted kommer de samme over og undertryk, men da bilen flytter sig frem samtidigt med de udsendes, kommer den lidt oftere end før, tonen høres som en højere frekvens, f.  Bevæger bilen sig væk, flytter bilen sig lidt længere væk for hver gang en der kommer et over og undertryk, der bliver længere imellem dem, og tonen høres lavere.

Er lydens hastighed c, og bilens hastighed v, kan man vise, at når bilen bevæger sig hen imod iagttagelsesstedet kan det beskrives ved en formel:

  f  =  f0/(1 - v/c)

hvor f er den frekvens, der når frem til iagttageren, f0 frekvensen der udsendes hørt fra bilen. Tilsvarende når bilen bevæger sig væk fra iagttageren :

  f  =  f0/(1+v/c)

Der gælder tilsvarende formler, hvis bilen står stille, og det er iagttageren der kører forbi (bomsignal fra tog).

For at se hvad det betyder, lad os så tage en tone på f0 = 3000 Hz, det er omtrent som den øverste tangent til venstre på et klaver, vi lader bilen have farten 30 m/s, det er ca. 110 km/h (vi er stadig lovlydige på motorvej). Lydhastigheden ved 20 ⁰C er c = 340 m/s eller 1224 km/h. Vi får så med vognen imod os f = 3290 Hz, når den er på vej væk f = 2757 Hz. Forskellen er ca. 3 halve toner.

Loven anvendes til hastighedsmåling bl.a. har visse politihastighedsmålere med radar anvendt denne funktion.

I astronomien kan man set, at fjerne galeakser (stjernesystemer som mælkevejen) bevæger sig bort fra os, og har gjort det siden Big Bang. Man kan se på atomernes spektrallinier, at de er forskudt imod rødt dvs. imod en lavere frekvens, de bevæger sig væk OK. Man kan også på denne rødforskydning se, at des fjernere (ældre) galeakserne er, des hurtigere bevæger de sig væk, man har set hastigheder væk fra os, som er over 1/3 af lyshastighed (over 100 000 km/s) . Man kan kun måle bevægelser lige mod eller væk fra os. Der er stjerner i vor nærhed, hvor der er målt relative hastigheder omkring 300 km/s væk fra os eller imod os.

Dopplereffekt kan også bruges til temperaturmåling, idet spektralliniers bredde afhænger af molekylernes fart, og ved at måle bredden, kan man måle temperaturen. Molekylernes middelfart opløftet til anden er proportional med temperaturen.

Endeligt bruges det militært i forbindelse med RADAR, hvor det ret let kan finde hurtige objekter (fly, granater) og anvendes til at styre raketter eller granater imod dem.

Med venlig hilsen
Malte Olsen