Cet article explique ce qu'est l'effet Doppler en physique. Ainsi, vous trouverez la signification de l'effet Doppler, des exemples de l'effet Doppler, sa formule et des applications réelles de l'effet Doppler.
Qu'est-ce que l'effet Doppler ?
L' effet Doppler est un phénomène physique qui se produit lorsque l'émetteur ou le récepteur d'une onde se déplace l'un par rapport à l'autre. Plus précisément, l'effet Doppler consiste en un changement de la fréquence apparente de l'onde dû au mouvement relatif entre l'émetteur et le récepteur.
Par exemple, l’effet Doppler se produit lorsqu’une ambulance avance avec sa sirène en marche. L'ambulance avance en émettant un son ; par conséquent, en raison de l'effet Doppler, la fréquence perçue est différente de la fréquence des ondes sonores que nous percevions si l'ambulance était immobile.
Comme vous pouvez le voir sur l'image suivante, la fréquence perçue de l'onde dépend de la position du récepteur par rapport à l'ambulance. L'ambulance se déplace de gauche à droite, donc l'onde est comprimée dans cette direction. Ainsi, à gauche de l'ambulance, la fréquence est basse et la longueur d'onde est élevée, donc un son faible est perçu. Alors qu'à droite de l'ambulance, la fréquence est élevée et la longueur d'onde petite, un son aigu est donc perçu.
L'effet Doppler doit son nom au physicien autrichien Christian Andreas Doppler, qui a découvert ce phénomène en 1842. Plus tard, en 1848, le physicien français Hippolyte Fizeau a découvert indépendamment le même phénomène pour les ondes électromagnétiques, c'est pourquoi on l'appelle également effet Doppler. -Fizeau.
Exemples de l'effet Doppler
Maintenant que nous savons en quoi consiste l’effet Doppler, regardons des exemples tirés de la vie quotidienne de ce phénomène physique pour mieux comprendre le concept.
Exemples de l'effet Doppler :
- Le bruit d'une ambulance qui avance.
- Une voiture de police qui fait retentir sa sirène alors qu'elle poursuit quelqu'un.
- Un cycliste en mouvement passe devant une enceinte diffusant de la musique.
- Le bruit qu'émet un avion lorsqu'il s'éloigne d'un travailleur au sol.
- Une voiture qui klaxonne en roulant.
Formule effet Doppler
L'effet Doppler établit que la fréquence observée est égale à la fréquence émise multipliée par la somme de la vitesse réelle des ondes plus la vitesse du récepteur divisée par la vitesse réelle des ondes plus la vitesse de l'émetteur.
Par conséquent, la formule de l’effet Doppler est f=f 0 (v+v r )/(v+v s ) :
Où:
-
est la fréquence observée. -
est la fréquence émise. -
est la vitesse de propagation des ondes dans le milieu. -
est la vitesse du récepteur. Si le récepteur se déplace vers l'expéditeur, est positif. Mais si le récepteur se déplace dans la direction opposée, est négatif. -
est la vitesse de la source. Si la source s'éloigne du récepteur, est positif. Mais si la source se rapproche du récepteur, est négatif.
En conclusion, la fréquence observée augmente lorsque la source et le récepteur se rapprochent, cependant, si la source et le récepteur s'éloignent, la fréquence observée diminue.
Applications de l'effet Doppler
L'effet Doppler a plusieurs applications scientifiques, vous pouvez en voir ci-dessous quelques-unes :
- Radar : L'effet Doppler est utilisé dans les radars pour mesurer la vitesse à laquelle roule une voiture. Le radar est stationnaire et émet une onde qui se reflète sur la voiture et revient au radar à une fréquence légèrement différente. De cette façon, vous pouvez déterminer la vitesse d’une voiture et savoir si elle dépasse la limite de vitesse.
- Astrophysique : L'effet Doppler permet de savoir si une étoile s'éloigne de nous ou se rapproche de nous. La fréquence d'un rayon lumineux est liée à la couleur avec laquelle nous le percevons, donc si la couleur avec laquelle nous percevons une étoile change, cela signifie que la fréquence perçue change également. Ainsi, en appliquant l'effet Doppler, nous pouvons savoir si l'étoile s'éloigne ou se rapproche.
- Echoradiographies : Si des ultrasons sont émis dans le sang, les globules rouges réfléchissent les rayons avec une fréquence légèrement différente selon la vitesse à laquelle ils se déplacent. Ainsi, grâce à l'effet Doppler, il est possible de déterminer la vitesse du flux sanguin et d'analyser si le corps présente une pathologie.