声波的多普勒效应公式的推导
ssitong吧
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ssitong 楼主
看了很多的教科书中的推导,感觉比较繁琐,自己试着从另一个思路对其进行处理,希望能对读者有点小启发。
2015年07月09日 00点07分 1
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ssitong 楼主
多普勒效应,指的是一种物理现象,这种现象很常见,比如一辆救火车从你身边呼啸而过,你所听到的警笛声,很明显的发生了变化,经过身旁的时候,声音最为尖锐,随着车渐行渐远,警笛声也渐渐变得低沉。
相对于空气介质运动的警笛,是一个运动的声源,你相对于空气静止,声源离你而去,声源在空气中产生的声波,在你和声源之间,比静止于空气中的声源发出的声波波长变大了。在一个周期内,波长增加的长度为vs*T=vs/fs,所以,你和车之间声波的波波长:
λ'=λ+vs/fs--->fs*λ'=fs*λ+vs=c+vs,(静止于空气中的声源发出的声波波长为λ).
对于人耳,声波一旦从声源发出,就会独立的在介质中传播,波速仅仅决定于介质,与声源是否在介质中运动无关:
c=fr*λ',与上面的式子c+vs=fs*λ'比较,消去λ'得到fr=c*fs/(c+vs)
表示,人耳听到的声波频率,变小了。
2015年07月09日 00点07分 2
level 11
ssitong 楼主
如果声源静止,人远离声源速度为v,则声波在介质中波长符合
c=fλ 声波波长不变,f是人和波源相对静止时人耳听到的声波频率。当人以速度v远离波源时,相对于人的波速变为
c-v=f'λ
从而f'=f(c-v)/c=(1-v/c)*f,人听到的声波频率变小了。
因此,人耳听到的声波频率的改变,取决于人与波源之间的相对运动。值得说明的是,波源静止,人运动,与人静止,波源运动,并不等价。容易证明,相对运动速度不变的情况下,波源运动时,人耳听到的频率略高。
2015年07月09日 02点07分 3
为什么波源运动会与人运动不一样呢?
2016年09月20日 12点09分
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ssitong 楼主
有这样的问题,一辆出警的警车,每秒鸣笛2声,以速度20m/s返回警局,在警局门口的接收器,1min听到几次笛声?取空气中声速320m/s.
2015年07月09日 03点07分 4
f'=f*c/(c-u)=2*(17/16)=17/8;n=60*f'=127.5
2016年06月29日 01点06分
level 7
用相对速度来解决
2016年07月06日 11点07分 6
声源和人的相对速度相同,但是人听到的声波频率与谁运动有关。
2016年07月06日 12点07分
对的
2016年07月06日 12点07分
我刚才那个导线框切割问题你看看
2016年07月06日 12点07分
@gzl13852788149 给链接
2016年07月07日 11点07分
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ssitong 楼主
欢迎@uttfhdchis造访本吧。
2016年09月22日 08点09分 7
level 1
那运动不在一条直线的情况呢
2017年11月25日 07点11分 8
听者和声源之间的相对速度总能确定的。所以这个问题是运动的分解问题。
2017年11月25日 10点11分
@ssitong 相对速度来推似乎是有问题的,例如物竞22届复赛的十字路口那一题
2018年09月12日 14点09分
@dust_of_heart 请具体指出问题是什么
2018年09月14日 02点09分
@ssitong emmmmmm具体来说有点长 大概讲就是上面的推导都是在声波传播方向上的 应该是需要补充的
2018年09月15日 04点09分
level 1
十分感谢楼主的解释!!!但是我有以下几点疑问:
1.第一种声源静止的情况,“声源”相对于人的传播速度怎么是c+-vr呢?(应该是“声波”吧?)声源相对于人的速度在这个情况里是Vr啊
2.最后一种情况中的第一个公式应该是用<4>推的吧?第二个式子应该是用<2>推的吧?而且一样的问题,“声源”相对于人的速度在这个情况下是Vs+-Vr(+声源和人相互靠近-远离),声音相对于人的传播速度是c+-Vr(+靠近-远离)。
3.人耳听到的频率是由声波相对于人的速度决定的吗?为什么不是声波本来的速度c?
4.情况二、三中为什么fsλ=c还适用?
希望百忙之中能解决一下我的疑问,谢谢!
2018年07月18日 06点07分 9
level 11
ssitong 楼主
1.第一种声源静止的情况,“声源”相对于人的传播速度怎么是c+-vr呢?(应该是“声波”吧?)声源相对于人的速度在这个情况里是Vr啊
回答:此时Vr=0;
2.最后一种情况中的第一个公式应该是用<4>推的吧?第二个式子应该是用<2>推的吧?而且一样的问题,“声源”相对于人的速度在这个情况下是Vs+-Vr(+声源和人相互靠近-远离),声音相对于人的传播速度是c+-Vr(+靠近-远离)。
回答:公式的意义应该不难理解;
3.人耳听到的频率是由声波相对于人的速度决定的吗?为什么不是声波本来的速度c?
回答:公式意义很容易解释,请仔细看图片,可以自己画个示意图帮助理解;
4.情况二、三中为什么fsλ=c还适用?
不适用。此时属于激波内容,属于超音速的情况中的音障,突破音障时需要用到另外的式子来解释。
2018年07月18日 08点07分 10
1.第一种情况不是声源不动人动吗,Vr怎么是零呢 4.可是第二种fsλ'=fsλ-+Vs=c-+Vs不就用了吗
2018年07月18日 10点07分
@幽岫含云DVD 参考系是介质,声源不动的意思是,相对于介质(比如空气),声源是静止的。
2018年07月19日 03点07分
level 1
太太
太太好了!老师上课说的推法我推了好几遍还是会弄混,用相对速度来推明了多了
2018年08月06日 09点08分 11
level 1
ddd
2020年03月08日 13点03分 12
level 1
牛啊
2021年05月09日 04点05分 13
level 3
来个相对论情形的
2021年05月10日 15点05分 14
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