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phénomène physique est connu sous le nom d'effet Doppler. C'est en 1842 que Doppler publie son article sur le comportement des ondes. Indépendamment.

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CORRECTION

ANALYSER : 20 min conseillées

1. Déterminer la valeur de la vitesse du train utilisĠ lors de l'eǆpĠrience de Christoph Buys Ballot.

Dans cette expérience, pour les observateurs fixes, la source se rapproche, la fréquence perçue est :

1 1 S S ffV c

Nous connaissons ici la fréquence fs émise par la source qui correspond à un " La » soit 440 Hz.

La fréquence f1 perçue est celle d'un ͨ La# » soit 466 Hz. Nous prendrons pour vitesse des ondes sonores : c = 340 m.s-1 . 1 1 1 1

1 1 1 1 ( ) ( ) ( )S S S S S SSSV V f V f ff f V cc c f c f f

AN : 1

4401 340 1 19 0 68 3466 ( ) ( ) , / , /SSfV c m s km hf

Le train de l'eǆpĠrience rĠalisĠe par Christoph Buys Ballot roulait donc à environ 68 km/h.

2. Élaborer un protocole permettant de déterminer la vitesse de la moto.

Nous ne connaissons pas la fréquence fs émise par la source. Nous allons déterminer la vitesse de la

source par la formule : 12 12

SffVcff

. Il nous faut donc mesurer la fréquence notée f1 pendant l'approche de la moto et la fréquence notée f2 pendant son éloignement.

Il faut faire attention à se placer à un instant avant que la moto ne dépasse le micro qui a réalisé

l'enregistrement puis ă un deuǆiğme instant aprğs le dĠpassement. On essaiera de se placer à des

instants où la vitesse est constante, c'est-à-dire pour lesquels les fréquences ne fluctuent pas. On

constate que la fréquence du son avant passage n'est constante qu'à partir d'environ t= 3.2s jusqu'à

environ t=4s. Nous pouvons utiliser 2 méthodes distinctes pour déterminer les fréquences f1 et f2 :

vitesse est constante et déterminer la période (zoomer et mesurer plusieurs périodes) puis en déduire

la fréquence.

soit utiliser les informations du document 4 et déterminer directement les fréquences f1 et f2 par

analyse spectrale.

RÉALISER : 20 min conseillées

3. Déterminer les fréquences f1 et f2 .

On trouve f1 = 241 Hz et f2 = 212 Hz

4. La moto respectait-elle la limitation de vitesse sur cette portion de route limitée à 70 km/h ?

On en déduit des mesures que

12 12

241 212340 21 8 78 4241 212

u SffV c , m/ s , km/hff

La moto ne respectait pas la limitation de vitesse sur cette portion de route limitée à 70 km/h

VALIDER : 20 min conseillées

5. À quelle famille appartiennent les ondes utilisées dans un radar routier ?

Les ondes utilisées dans un radar routier sont des ondes électromagnétiques appartenant au domaine

des ondes hertziennes.

6. Dans la formule du décalage Doppler ȴf donnée dans le document 5, que représente c ?

c correspond à la vitesse de la lumière : c = 3,0.108 m/s

7. Un véhicule passe devant le radar à 92 km/h, alors que la vitesse est limitée à 90 km/h.

Calculer le décalage ȴf théorique pour les deux vitesses citées. Le radar mesure le dĠcalage aǀec une incertitude de 200 Hz. Yu'en concluez-vous ?

Pour v = 90 km/h = 25,0 m/s :

93
08

2 2 25 2534 310 5181 5 2103 010

' u u |.v.cos cosf f , . Hz , . Hzc,.

Pour v = 92 km/h = 25,6 m/s :

93
08

2 2 25 6 2534 310 5296 5 3103 010

' u u |.v.cos , cosf f , . Hz , . Hzc,.

Les deux décalages calculés précédemment ne sont pas distincts de plus de 200 Hz donc le radar ne peut pas les

distinguer. Le flash ne se déclenche donc pas à 92 km/h

8. À partir de quelle vitesse le radar déclenche-t-il son flash sur une route limitée à 90 km/h ?

Le radar va déclencher le flash lorsque le décalage ȴf est 200 Hz au dessus de celui déterminé à

90 km/h, c'est-à-dire lorsque ȴf = 5,2.103 + 200 = 5,4.103 Hz.

La vitesse du véhicule est alors :

83
90

3 010 5 41026 9422 25 34 310

Duu c. f , . , .v m/ s km/h.cos .fcos , . Le radar déclenche donc son flash à partir de 94 km/hquotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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