Doppler effect: separate source motion from wave speed
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| Doppler shift/ˈdɒplə ʃɪft/ | הזזה דופלר |
| wavefront/ˈweɪvfrʌnt/ | חזית גל |
מה יכול להסביר תצפית זו?
- מקור קול הנכנס נשמע בתדר גבוה יותר גם כאשר המקור מפיק תדר קבוע.
- התחל בחזית. ציין את הכמותות או התכונות שת срав, ואז החלט איזה עדות יכולה להבדיל בין שתי הסברות.
בניית המודל
- הזזה דופלר נובעת מתנועה יחסית בין המקור לבין הצופה. מקור נע מצמצם את רווחי חזית הגל קדימה ומגדיל אותם מאחור. עבור קול בתווך רדיוסטיבי, מהירות הגל ביחס לתווך הזה אינה חייבת להשתנות.
- שיפוע דופלר: שינוי בתדר הנצפה עקב תנועה יחסית; חזית גל: משטח המקשר נקודות בעלות אותו פאזה של גל.
Why is pitch higher in front of an approaching sound source?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
An approaching source emits each wavefront closer to the previous one in the direction of travel, so the spacing - the wavelength - shrinks in front, and at fixed wave speed a shorter wavelength means a higher pitch.
Match each technical term to its precise meaning.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Use the definitions to distinguish related quantities and processes.
בחר עדים שיכולים לבדוק אותו
- עבור מקור הנע לכיוון צופה נח לאורך קו הראייה, f_צופה = f_מקור × v/(v−v_מקור). בהתרחקות משתמש ב-v+v_מקור במכנה. אלו מודלים של גלי קול; לאור דורש את הקשר המתאים לו.
- השתמש בסימולציה או בנתונים מצולמים עם כיווני מקור וצופה המוגדרים. שרטט חזיתות גל לפני בחירת הסימנים. הימנע מהדגמות בקרבת תנועה תנועתית או במקורות בעלי עוצמה גבוהה שאינם בטוחים.
Which two habits make the investigation or model in this case more defensible?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Stating the conditions and assumptions lets others repeat the work exactly, and recording the supporting evidence lets them check the conclusion. Hiding disagreeing results removes the evidence that could challenge a wrong conclusion, and one measurement can never establish a wider claim.
עבודה על בסיס גודלים ידועים
- ציין את הערכים הידועים ואת יחידות המידה שלהם. בחר בקשר מכיוון שההנחות שלו מתאימות למקרה זה, ולאחר מכן סדר מחדש לפני ההצבה.
- ידוע: תדר המקור 500 הרץ, מהירות הקול 340 מטר/שנייה, המקור מתקרב ב-20 מטר/שנייה. תדר נצפה = 500 × 340/(340−20) = 531.25 הרץ. העלייה היא 31.25 הרץ; זוהי לא תדר המקור משתנה.
מקור בתדר 600 Hz מתקרב לצופה נח ב-20 m/s. השתמש ב-v = 340 m/s. מצא את התדר הצופה. השתמש באותו סדר פעולות: גדלים ידועים → מודל → קשר → הצבה → יחידות ופרשנות.
A 600 Hz source approaches a stationary observer at 20 m/s. Use v = 340 m/s. Find observed frequency.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
The result is 637.5 Hz. Known: source 600 Hz approaching a stationary observer at 20 m/s; v = 340 m/s. Use observed frequency = source frequency x v/(v - source speed). f = 600 x 340/(340 - 20) = 637.5 Hz. The source frequency itself never changed.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
- מקור נח וצופה נע דורשים את קשר תנועת הצופה. אל תשתמש באותו נוסחת מכנה לכל סידור או תקניס נוסחת קול לתורת היחסות.
- חזור לתצפית המקורית. הסבר מה התוצאה תומכת, אילו תנאים היא מניחה, ודרך אחת לבדוק הסבר מתחרה.
אפקט דופלר תמיד משמעות שהמהירות בגל במדיה השתנתה. טענה זו שגויה: מהירות הגל במדיה קבועה על ידי המדיה. הסחיזת דופלר נובעת מתנועה יחסית המשנה את מרווחי החזיתות הגליות (מקור נע) או את הקצב שבו הן נפגשות עם הצופה (צופה נע) - לא משינוי במהירות הגל.
אפקט דופלר: הפרד בין תנועת המקור למהירות הגל: עבור מקור הנע לכיוון צופה נח לאורך קו הראייה, f_צופה = f_מקור × v/(v−v_מקור). בהתרחקות משתמש ב-v+v_מקור במכנה. אלו מודלים של גלי קול; לאור דורש את הקשר המתאים לו.
The Doppler effect always means the wave speed in the medium changed.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
The wave speed in the medium is fixed by the medium. The Doppler shift comes from relative motion changing the spacing of wavefronts (moving source) or the rate they meet the observer (moving observer) - not from a change in wave speed.
Change of observed frequency due to relative motion: write the technical term.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Doppler shift means Change of observed frequency due to relative motion.