Chapitre 5 : Effet Doppler PDF IPhO-BRUNEL-05-Doppler.pdf

oppler-Fizeau Définition : Lorsqu'une source mobile S émet un signal périodique de fréquence

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Chapitre 5 : Effet Doppler

oppler-Fizeau Définition : Lorsqu'une source mobile S émet un signal périodique de fréquence

Leffet Doppler et ses applications dans les différents domaines

mier travail en lien avec l'effet Doppler concernait les ondes sonores Afin d'illustrer son travail,

Radars et effet Doppler - Mathématiques et sciences physiques

e n° 5 1 – L'effet Doppler P 3 2 – Les ondes P 4 3 – Emetteur mobile Récepteur immobile

Leffet Doppler

Christian Doppler Hippolyte Fizeau L'effet Doppler est le décalage de fréquence d'une

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1999 · Cité 2 fois — Pour un angle de 0°, faisceau ultrasonore parfaitement dans l'axe du vaisseau, l' effet doppler est maximal

III Effet Doppler

oppler A Définition La longueur d'onde des ondes émises par une source en mouvement

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Effet Doppler Acoustique - EPFL

oppler Acoustique Résumé Soit une source d'ondes périodiques de fréquence ν en mouvement

IEffet Doppler-Fizeau

Définition :

Lorsqu"une source mobileSémet un signal périodique de fréquencefS(périodeTS), le signal perçu par un récepteur fixe a une fréquencefRdifférente : c"est l"effet

Doppler-Fizeau.

Le phénomène a également lieu pour une source fixe et un récepteur mobile.1 Déplacement de la source

1.a La source se rapproche du récepteurSavoir démontrer?1 : Source se rapproche du récepteur7On notecla vitesse de l"onde dans

le milieu.

7On notev >0la vitesse de la

source par rapport au récepteur.

7Soitd, la distance àt= 0entre

l"emetteur et le récepteur. f

R=fS1-vc

7Lorsquev?c, l"expression peut se simplifier, on trouve

Δff

?vc1.b La source s"éloigne du récepteur Savoir démontrer?2 : Source s"éloigne du récepteur f

R=fS1 +

vc Lorsquev?c, l"expression peut se simplifier, on trouve

Δff

S? -vc

$%Application 1 : Redshift

Ledécalage vers le rouge (redshift en anglais)

est un phénomène astronomique de décalage vers les grandes longueurs d"onde des raies spectrales et de l"ensemble du spectre - ce qui se traduit par un dé- calage vers le rouge pour le spectre visible - observé parmi les objets astronomiques lointains.

1.c Doppler pour un récepteur fixeLorsque

-→vS, vitesse de la source n"est pas colinéaire àc, l"effet doppler est modifié. On ne considère que la projection de la vitesse sur la direction de propa- gation de l"onde, cela donne f

R=fS1--→vS.-→uS→Rc

vcosαest laprojection de la vitesse relativede l"émetteur par rapport au récepteur, sur la direction de propagation du signal.

Ch. B.page : 13 Lycée Masséna - Nice

Notes de cours IPHOAnnée 2016-20172 Déplacement du récepteur

2.a Mouvement dans la direction de propagationSavoir démontrer?3 : Déplacement du récepteur

La source est fixe à la fréquencefSet le récepteur est mobile à la vitessevpar rapport à la source. On suppose que le récepteur se rapproche, il reçoit le signal à la fréquencefR.-La sou rceémet à la date t= 0. Le ré- cepteur reçoit le signal à la datet1, il a donc avancé de la distancevt1. On a t

1=d/c1 +v/c

Le second pulse est reçu à la d ate

2=TS+d/c1 +v/c

La p ériodeest donc TR=TS1+v/c→fR=fS?

1 +vc %Application 2 : Autre méthode On peut retrouver la relation en exprimant de deux manières différentes la dis- tancecTS.' $%Application 3 : Composition des vitesses On se place dans le référentiel du récepteur. La source se rapproche à la vitessev, le son se déplace à la vitessec+v. On utilise la formule de l"effetDopplerpour une source mobile qui se rap- proche : (SD2) , soit :fR=fS?

1-vc+v?

Soit finalement :

f R=fS? 1 +vc ?2.b Mouvement quelconque du récepteur

Savoir démontrer?4 : Directions quelconquesf

R=fS?

1--→vR.-→uS→Rc

?2.c Cas général

Savoir démontrer?5 : Déplacement de la source et du récepteurSi dans le référentielR, on note-→vRla vitesse du récepteur et-→vS

la vitesse de la source, on a f

R=fS1--→vR.-→uS→Rc

1--→vS.-→uS→Rc

Ch. B.page : 14 Lycée Masséna - Nice

Notes de cours IPHOAnnée 2016-20173 Réflexion sur un miroir

Savoir démontrer?6 : Miroir en mouvement

On considère une source fixe (S) qui émet une onde à la fréquencefS. Cette onde se réfléchit sur un miroir qui se rapproche de la source à la vitessev. Soit f R, la fréquence du signal reçu par le récepteur placé à coté de l"émetteur. f

R=fS1 +v/c1-v/c?f(1 + 2v/c)4 Cone de Mach

La source se déplace à la vitessevconstante. On noteIn, la position de la source à la datetn=nτ. On a représentéà la datet5les positions des ondes sonores dans le casv < cetv > c. 1. Lorsque la vitesse est sup ersonique,l"onde reste dans un cône de demi angle au sommetα. sinα=cv Il y a accumulation d"énergie sonore sur cette surface, c"est uneonde de choc (mur du son ou sillage deKelvin) 2. Si v < c, on mesure l"effet Doppler.Ch. B.page : 15 Lycée Masséna - Nicequotesdbs_dbs12.pdfusesText_18

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