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Effet Doppler

Posté par
calihor
03-04-12 à 01:06

Bonjour, j'ai un exercice à faire pour la rentrée mais je coince sur quelques petits points... Donc un petit coup de main ne serait pas de refus ! ^^

Voilà l'énoncé :

Une source S émet des ondes périodiques de période T, caractérisées par une célérité v dans un milieu où elle se propage. Un récepteur R est situé à une distance d de la source. Soudain, à un instant pris comme origine des dates, la source se met en mouvement avec une vitesse vs vers le récepteur. Les caractéristiques de l'onde reçue par le récepteur sont alors modifiées : c'est l'effet Doppler.
L'objectif de cet exercice est de comprendre ce phénomène.

1) On suppose qu'à l'instant t=0, la source crée une brève perturbation, suivie à l'instant t=T d'une autre perturbation et ainsi de suite. A l'instant t=0, la source se trouve en un point O, tel que OR=d. A la date t=T, elle s'est déplacée et se trouve au point O'.

a) Quelle est la fréquence des ondes émises dans le référentiel de la source ? (Ici c'est f=1/T non? Mais quelle est la valeur de T??)

b)Exprimer, en fonction de d et v, la date t1 à laquelle la première perturbation parvient au niveau du récepteur. (t1 = d/v ?)

c) Exprimer, en fonction de T, d, v et vs la date t2 à laquelle la deuxième perturbation parvient au niveau du récepteur (là je bloque un peu...).

d) En déduire l'expression de la période T' des ondes captées par le récepteur en fonction de v, vs et T. Comparer cette période à T (Je trouve : en supposant que vs<<v donc v+ vs = v donc t2 = T + (d-(T*vs))/v
T' = t2 - t1
T' = T + d/v - Tvs/v - d/v
T' = T * (1 - vs/v) et normalement, T' est plus petite que T?
)

2) Répondre aux même questions dans le cas où la source s'éloigne du récepteur (donc là je pense que cette fois T' est plus grande mais je ne vois pas le calcul que je dois effectuer...).

3) La sirène d'une voiture de pompier émet un son de fréquence f=1,00KHz dans l'air à 20,0°C, la célérité du son dans ces conditions étant v=343m/s. Le céhicule se déplace à une vitesse vs=100 km/h. Déterminer la fréquence f' du son perçu par un passant selon que la voiture s'approche ou s'éloigne de lui (f'=1/T' ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Effet Doppler 03-04-12 à 12:32

Bonjour,

1a) Oui, f = 1 / T
1b) Oui, t1 = d / v
1c)
Où se trouve la source à l'instant où elle émet la deuxième perturbation, c'est-à-dire à quelle distance du récepteur se trouve-t-elle alors ?
D'où le calcul de t2
1d)
C'est bon, mais je ne comprends pas tes explications.

2)
Où se trouve la source à l'instant où elle émet la deuxième perturbation, c'est-à-dire à quelle distance du récepteur se trouve-t-elle alors ?
D'où le calcul de t3 et celui de T"

3)
Simples applications numériques à partir des relations établies en 1d et en 2

Note : le symbole de kilohertz est kHz
Le k, multiplicateur, "kilo" s'écrit toujours avec une minuscule
Hz est le symbole de hertz, avec une majuscule en l'honneur de Heinrich Hertz.

Posté par
J-P
re : Effet Doppler 03-04-12 à 13:29

1)

a) f = 1/T

b) t1 = d/v

c)
- distance source-récepteur à l'instant où la 2eme perturbation est émise :  d - vs.T
- durée du trajet de cette perturbation entre la source et le récepteur = (d - Vs.T)/v
t2 = T + (d - Vs.T)/v

d) T' = t2 - t1
T' = T + (d - Vs.T)/v - d/v
T' = T.(1 - Vs/V)
T' = T.(V - Vs)/V
----
T' = T.(V - Vs)/V
1/f' = (1/f).(V - Vs)/V
f' = f.V/(V-Vs)

3a)
f' = 1000 * 343/(343 - 100/3,6) = 1092 Hz (lorsque la source s'approche du récepteur)
-----

Il reste à faire un raisonnement analogue lorsque la source s'éloigne du récepteur fixe ...

Sauf distraction.  

Posté par
calihor
re : Effet Doppler 03-04-12 à 13:34

Merci beaucoup à vous deux !

Posté par
Coll Moderateur
re : Effet Doppler 03-04-12 à 18:26

Pour ma part, je t'en prie.
A une prochaine fois !



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