Effet Doppler

 

Etude de l’onde sonore émise par une source fixe 1,25 points.

1.1.  Longueur d’onde associée  

 

1.2.  Vidéo

L’onde sonore est longitudinale car la déformation du milieu est parallèle à la direction de propagation.

1.3.  Vidéo

Les cercles représentent la surface d’une sphère. Tous les points de cette surface vibrent en phase.

1.4.  Vidéo

Sur le schéma, on mesure 12 = 6 cm, soit  = 0,5 cm et en tenant compte de l'échelle      réelle = 5 cm.

Pour faire la mesure la plus précise possible, on mesure plusieurs longueurs d’onde.

Etude de l’onde sonore émise par une source en mouvement 1 point.

2.1. De la même façon, on mesure à droite de S :  D= 18/6 = 3 cm.  a diminué.

2.2. G = 48/6 = 8 cm.  a augmenté.

2.3. Si  diminue, la fréquence associée a augmenté et C percevra un son plus aigu(plus la fréquence augmente plus le son est aigu . En effet la célérité de l’onde reste constante et :

 

Attention dans l’expression précédente ‘f’ correspond à la fréquence du son perçue par l’oreille humaine. La fréquence du son émise par l’avion elle n’est pas modifiée !

 

2.4. Si  augmente, la fréquence associée a diminué : on percevra un son plus grave( plus la fréquence est faible plus le son est grave) si l’avion s’éloigne de nous.

Dépassement du mur du son 1,5 point.

3.1. Vidéo

Pendant le temps t, l’avion parcourt la distance SA : SA = v.t

L’onde parcourt la distance SO = vson.t

 

;

 

3.2.

L’avion est à plus de Mach 2.

Couleur des étoiles. 0,25 point.

 

1.1. Rouge : environ 700 nm.

Décalage Doppler d’une étoile. 1 point.

2.1. Quand on observe une étoile se rapprochant de la Terre, sa longueur d’onde va diminuer, comme nous l’a montrée l’étude précédente.

2.2. Dans le cas d’une étoile s’éloignant de la Terre, sa longueur d’onde va augmenter.

2.3. En astronomie, on utilise souvent l’expression “décalage vers le rouge” pour décrire l’influence du déplacement des étoiles sur la longueur d’onde observée. Cela signifie que les astres observés s’éloignent de nous, puisque leur longueur d’onde a augmenté vers les valeurs maximales du spectre visible.

2.4. Les galaxies s’éloignent les unes des autres (loi découverte par l’astronome Hubble) : leurs longueurs d’onde doivent bien augmenter, c’est-à-dire se “décaler vers le rouge”.