Ondes, optique et physique moderne

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Section 3.5

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Effet Doppler pour une source immobile

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Si l'observateur se rapproche d'une source sonore immobile, il rencontrera un certain nombre de fronts d'onde de plus que lorsqu'il est immobile. Après un certain temps, ce nombre est
(3.8)
est le nombre de fronts d'onde rencontrés (durant le temps ) de plus dû au déplacement de l'observateur,
est la vitesse de l'observateur (vers la source) en mètres par seconde,
est le temps en secondes
et est la longueur d'onde du son émis par la source en mètres.

Figure 3.4

L'observateur rencontre plus de fronts d'onde en se rapprochant de la source.

Pour un observateur se rapprochant d'une source sonore immobile, la fréquence du son perçue par l'observateur est
(3.9)
est la fréquence du son perçue par l'observateur en hertz,
est la vitesse du son en mètres par seconde,
est le temps en secondes,
est la longueur d'onde du son émis par la source en mètres
et est la vitesse de l'observateur (vers la source) en mètres par seconde.
De même, pour un observateur s'éloignant d'une source sonore immobile, la fréquence du son perçue par l'observateur est
(3.10)
est la fréquence du son perçue par l'observateur en hertz,
est la vitesse du son en mètres par seconde,
est le temps en secondes,
est la longueur d'onde du son émis par la source en mètres
et est la vitesse de l'observateur (vers la source) en mètres par seconde.

En général, pour un observateur en mouvement et une source sonore immobile, la fréquence du son perçue par l'observateur est

(3.11)
est la fréquence du son perçue par l'observateur en hertz,
est la vitesse du son en mètres par seconde,
est la vitesse de l'observateur (vers la source) en mètres par seconde,
est la longueur d'onde du son émis par la source en mètres
et est la fréquence du son émis par la source en hertz.

Le signe du haut s'applique pour favorisant un rapprochement relatif.

Le signe du bas s'applique pour favorisant un éloignement relatif.

Exercices

3.4

Un observateur se déplace par rapport une source immobile émettant un son ayant une fréquence de 440 Hz. La vitesse de l'observateur est de 10 m/s et la vitesse du son dans l'air est de 345 m/s.

a) Quelle est la fréquence du son perçue par l'observateur si celui-ci se rapproche de la source ?
b) Quelle est la fréquence du son perçue par l'observateur si celui-ci s'éloigne de la source ?
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Réponses

3.4 a) 452,8 Hz b) 427,2 Hz

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