Exercices : effet Doppler - Correction
la fréquence ultrasonore par effet Doppler L’onde ultrasonore émise, de fréquence fe = 10 MHz, se réfléchit sur les globules rouges qui sont animés d’une vitesse v L’onde réfléchie est ensuite détectée par le récepteur La vitesse v des globules rouges dans le vaisseau sanguin est donnée par la relation v = c 2cos(θ) × Δf fe
I Effet Doppler et mesure de la vitesse d’une voiture
I Effet Doppler et mesure de la vitesse d’une voiture Situation étudiée : Joseph Longtarin, agent de police, est réveillé haque nuit par le klaxon d’une voiture qui passe devant chez lui en klaxonnant et semble rouler à une vitesse excessive
RRadars et effet Doppler - Accueil Mathématiques et
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, mais ultérieurement, Fizeau découvre aussi ce phénomène et l'applique aussi à la lumière C'est pourquoi on parle d'effet Doppler-Fizeau lorsqu'on parle d'ondes lumineuses
Chapitre 47 – L’effet Doppler lumineux
Référence : Marc Séguin, Physique XXI Volume C Page 1 Note de cours rédigée par : Simon Vézina Chapitre 4 7 – L’effet Doppler lumineux Effet Doppler lumineux longitudinal Lorsqu’un émetteur A se déplace avec une vitesse relative v par rapport à un récepteur B,
Mesure d’une vitesse instantanée par effet Doppler
décalée par effet Doppler de C V Doo= 0 où C est la vitesse du son La fréquence de l’enveloppe des battements permet donc de mesurer la vitesse V du mobile, mesure que l’on compare avec deux autres valeurs obtenues différemment : l’une au moyen d’un capteur de position, l’autre par un détecteur de passage à photodiode 1 3
Chapitre 1 : Les phénomènes ondulatoires
En 1845 l'hollandais C H Buys-Ballot (1817-1890) démontre la validité de l’effet Doppler pour les ondes sonores En 1848, le français Hippolyte Fizeau (1819-1896) développe le même principe de manière indépendante, mais montre que dans le cas de la lumière la couleur ne change
CHAP 03-ACT EXP Effet Doppler et radars CORRIGE
rapproche ou s’éloigne de l’observateur Le phénomène physique étudié est appelé effet Doppler fichier PowerPoint® « Compréhension de l’Effet Doppler Dans ce document, on simule une onde périodique à deux dimensions λ, émise par un émetteur E A l’instant t = 0, l’onde se trouve dans un état vibratoire, V, donné Deux
Fiche de synthèse n°6 L’effet Doppler
– si le récepteur et la source sont en mouvement l’un par rapport à l’autre S’il s’agit d’une onde életromagnétique, l’effet Doppler est souvent appelé « effet Doppler – Fizeau » mais son origine physique est la même 3 Origine physique de l’effet Doppler Considérons une source émettant une onde périodique
CHAP 03-ACT EXP Effet Doppler et radars
V Utilisation des ultrasons et de l’effet Doppler comme radar de vitesse 1 A l’aide du matériel dont vous disposez et d’un écran qui simulera un obstacle en déplacement, proposer un protocole qui permette de vérifier le principe de l’effet Doppler appliqué aux radars Le faire valider par le professeur 2
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Partie Observer: Ondes et matière
CHAP 03-ACT EXP Effet Doppler
Objectifs :
Exploiter l'expression du décalage Doppler de la fréquenceI.Principe d'un radar
L'effet Doppler fut présenté par Christian Doppler en 1842 pour les ondes sonores puis par Hippolyte Fizeau pour
les ondes électromagnétiques en 1848. Il a aujourd'hui de multiples applications différents que la médecine, l'astrophysique, les radars, les sonars, etc. En mesurantla différence de fréquence entre l'onde émise f calculer la vitessede la voiture. Nous nous plaçons dans des conditions où cette différence de fréquence peut s'écrire Où c est la célérité de l'onde dans l'air etII.Mise en évidence de l'effet Doppler
Etudiez la hauteur d'un son émis par une voiture Kangoo passant devant un micro. L'enregistrement du son
se trouve dans le fichier" Kangoo ».Q1.En vous appuyant sur enregistrement audio que vous venez d'écouter, proposer une description du
phénomène physique étudié. Le son est de + en + aigu quand la voiture s'approche. Le son est de + en + grave quand la voiture s'éloigne.III.Comprendre commentest modifiée
rapproche ou s'éloignede l'observateur. Le phénomène physique étudié est appelé effet Doppler. fichier PowerPoint®"Compréhension de l'Effet Doppler Dans ce document, on simule une onde périodique à deux dimensionsȜ,émise par un émetteur E. A l'instant t = 0, l'onde se trouve dans un état vibratoire, V, donné. Deux
récepteurs sont placés aux points A et B. : Ondes et matièreACT EXP Effet Doppleret Radars.
CORRIGE
Exploiter l'expression du décalage Doppler de la fréquencedans le cas des faibles vitessesL'effet Doppler fut présenté par Christian Doppler en 1842 pour les ondes sonores puis par Hippolyte Fizeau pour
les ondes électromagnétiques en 1848. Il a aujourd'hui de multiples applications différents que la médecine, l'astrophysique, les radars, les sonars, etc. UnRadar(RadioDetection AndRanging) de contrôle routier est un appareil servant à mesurer la vitesse des véhicules circulant sur la voie publique à l'aide d'ondes électromagnétiques radio. Un radar type Mesta émet une onde continue de fréquence 24,150 GHz qui est réfléchie par la voiture se trouvant dans la direction pointée. Par effet Doppler, cette onde réfléchie possède une fréquence légèrement différente de celle émise : plus grande fréquence pour les véhicules s'approchant du radar et plus petite pour ceux s'en éloignant. la différence de fréquence entre l'onde émise fEet l'onde réfléchie f de la voiture. Nous nous plaçons dans des conditions où cette différence de fréquence peut s'écrire: Où c est la célérité de l'onde dans l'air etla vitesse de la voiture.Mise en évidence de l'effet Doppler
Etudiez la hauteur d'un son émis par une voiture Kangoo passant devant un micro. L'enregistrement du son
En vous appuyant sur enregistrement audio que vous venez d'écouter, proposer une description du Le son est de + en + aigu quand la voiture s'approche. Le son est de + en + grave quand la voiture s'éloigne. est modifiéela fréquence d'un sonémis par une source qui de l'observateur.Le phénomène physique étudié est appelé effet Doppler.Pour mieux comprendre ce phénomène, étudiez le
Compréhension de l'Effet Doppler»
Dans ce document, on simule une onde périodique à deux dimensions,de fréquence, f, et de longueur d'onde
émise par un émetteur E. A l'instant t = 0, l'onde se trouve dans un état vibratoire, V, donné. Deux
rs sont placés aux points A et B. dans le cas des faibles vitesses.L'effet Doppler fut présenté par Christian Doppler en 1842 pour les ondes sonores puis par Hippolyte Fizeau pour
dans des domaines aussi ) de contrôle routier est un appareil servant à mesurer la vitesse des véhicules circulant sur la voie publique à l'aide d'ondes électromagnétiques radio. Un radar type Mesta émet une onde continue de fréquence 24,150 GHz qui est réfléchie par e trouvant dans la direction pointée. Par effet Doppler, cette onde réfléchie possède une fréquence légèrement différente de celle émise : plus grande fréquence pour les véhicules s'approchant du radar et plus et l'onde réfléchie fR, on peut de la voiture. Nous nous plaçons dans des conditions où cetteEtudiez la hauteur d'un son émis par une voiture Kangoo passant devant un micro. L'enregistrement du son
En vous appuyant sur enregistrement audio que vous venez d'écouter, proposer une description duémis par une source quise
Pour mieux comprendre ce phénomène, étudiez le de fréquence, f, et de longueur d'ondeémise par un émetteur E. A l'instant t = 0, l'onde se trouve dans un état vibratoire, V, donné. Deux
Sur les différentes diapositives figurent des cercles qui représentent les lignes d'onde correspondant à l'état
vibratoire, V, émis à chaque fois que la durée T est écoulée. Pour chaque cercle, est indiqué l'instant où l'état
vibratoire a été émis en fonction de la durée T.Dans la partie 1, l'émetteur est immobile.Dans ce cas, la fréquence, f, de l'onde émise par l'émetteur E est
égale à celle de l'onde reçue par les points A et B.De plus on considère que le milieu n'est pas un milieu dispersif pour l'onde étudiée. La célérité de l'onde
périodique reste donc inchangée quelle que soit la fréquence.Q2.Quelle durée sépare l'émission de deux états vibratoires identiques successifs ?une période T
(période temporelle)Que peut-on dire de la différence entre les rayons de deux cercles consécutifs ?une longueur d'onde
(période spatiale)En vous appuyant sur cet exemple et en mobilisant vos connaissances, donnez une définition de la longueur
d'onde.La longueur d'ondecorrespond à la distance parcourue par l'onde en une duréeégale à la période
Dans la partie 2,l'émetteur E se déplace avec une vitessev=vonde/4. =cxT où c est la vitesse de l'onde et f =1/T d'où f =c/Q4. L'émetteur s'éloigne du récepteur :
Les lignes d'onde sur la demi-droite [EA) sont-elles plus rapprochées ou plus écartées que celles obtenues
dans le cas où l'émetteur E est immobile ?les lignes d'onde sont + écartées au point E.ʄ'AхʄEn utilisant la relation établie à la question Q3, comparer la fréquence, fA', de l'onde perçue au point A avec
la fréquence, f, de l'onde émise au point E.fA' < fQ5. L'émetteur se rapproche du récepteur :
Les lignes d'onde sur la demi-droite [EB) sont-elles plus rapprochées ou plus écartées que celles obtenues
dans le cas où l'émetteur E est immobile ?les lignes d'onde sont + rapprochées au point E.ʄ'AфʄEn utilisant la relation établie à la question 5.a, comparer la fréquence, fB', de l'onde perçue au point B avec
la fréquence, f, de l'onde émise au point E.fA' >f Q6.Retrouve-t-on les résultats établis à la question Q1 ?OUI quand l'objet se rapproche du récepteur la fréquence perçue augmente, le son est +aigu quand l'objet s'éloigne du récepteur la fréquence perçue diminue, le son est +grave IV.Appliquer l'effet Doppler dans le domaine ultrasonore à la détermination d'une vitesse.Remarque :dans l'activité expérimentale proposée, on travaille avec des ondes ultrasonores de célérité
notée c = 343 m.s-1. (Célérité du son dans l'air à 20°C).Matériel:
générateur basses fréquences interface SYSAM d'acquisition de mesures logiciel LATISPRO deux capteurs ultrasonores glissière cordonsManipulation :
Connecter les capteurs ultrasonores sur les deux voies EA0et EA1de l'interface SYSAM. Placer les face à face (à environ 30 cm) sur la glissière.Régler la fréquence du GBF à 40 kHz et alimenter en mode sinusoïdal celui qui joue le rôle
d'émetteur. Lancer le logiciel LATISPRO. Activer les 2 voix d'acquisition EA0et EA1, les renommer éventuellement Ue (émetteur) et Ur (récepteur). Paramétrer l'acquisition avec 1000 points sur une durée totale de 500s avec synchronisation du déclenchement sur la source EA1(Ur) en sens montant à la valeur seuil de 0,1 V. Appuyer sur la touche F10 ou par un clic sur l'icône de la barre des taches pour lancer les mesures. L'acquisition se déclenchera lorsque la tension aux bornes du récepteur atteindra la valeur de 0,1V. Affiner le réglage de l'amplitude de la tension délivrée par le GBF de sorteque l'amplitude en réception soit légèrement supérieure à 0,1 V.Reculer le récepteur assez loin de l'émetteur et appuyer sur la touche F10 pour lancer la mesure.
Prendre le récepteur à la main puis le déplacer rapidement en direction de celui-ci.Traitement avec LATIS PRO(*):
(*)On peut faire un traitement analogue avec REGRESSI après transfert des donnéesRenommer les courbes Ue (EA0) et Ur (EA1)
Afficher la liste des courbes acquises ou calculées avec cette icône Renommer une courbe: double-clic gauche sur la courbeà modifier
et changer le nom. Visualiser les 2 courbes avec l'échelle maximale : Faire un clic droit sur Ur en ordonnée pour passer la courbe Ur(t) sur l'autre ordonnée Puis après un clic droit sur la fenêtre graphique, effectuer un calibrageOn détecte ainsi la différence entre les périodes émises et reçues, on peut les comparer mais
également réaliser la mesure des fréquences sur le graphe. Pour cela :Modéliser chacune des courbes:
Aller dans le menu Traitements, puis Modélisation : Glisser-déplacer la courbe à modéliser , , et cliquer sur la double flèche pour afficher les résultats de la modélisation, enfin . Affichersur le graphe le résultat de la modélisation Après un clic droit sur la fenêtre graphique, créer un commentaire et coller le contenu du presse papier.Réaliser l'analyse spectrale des 2 courbes :
Aller dans le menu Traitement ; Calculs spécifiques puis Analyse de Fourier. Glisser la première courbe à analyser (Ue) depuis la liste des courbes puis lancer le calcul. Renommer le signal Ue-amplitude.Glisser la deuxième courbe à analyser (Ur) depuis la liste des courbes puis lancer le calcul. Renommer le
signal Ur-amplitude.Fermer la fenêtre " Analyse de Fourier ».
Afficher simultanément les tensions et l'analyse spectrale : Aller dans Fenêtres, puis Mosaïque et sélectionner Visualiser les 2 courbes avec l'échelle maximale : Passer le signal Ur-amplitude sur l'autre ordonnée puis effectuer un calibrage.Faire un zoom sur les pics obtenus :
Après un clic droit sur la fenêtre graphique, utiliser la fonction loupe + pour zoomer sur la zone des pics. Mesurer avec précision les fréquences fe et fr Après un clic droit sur la fenêtre graphique, on pourra utiliser la fonction réticule pour mesurer les fréquences fe et fr. fe = 39,948 Hz fr = 40,125 HzComparerles fréquences fe et fr :fr>fe
Les résultats obtenus sont-ils en accord avec ceux attendus.OUI, la fréquence reçue augmente
quand l'émetteur se rapproche du récepteur En déduire la vitesse de déplacement du récepteur par rapport à l'émetteur : , avec c célérité des ultrasons.A.N. v = (40,125-39,948) x 340 /39,948= 1,5 m.s-1
V.Utilisation des ultrasons et de l'effet Doppler comme radar de vitesse1.A l'aide du matériel dont vous disposez et d'un écran qui simulera un obstacle en déplacement, proposer
un protocole qui permette de vérifier le principe de l'effet Doppler appliqué aux radars.MONTAGE :
2.Réaliser le protocole et déterminer la fréquence de l'onde réfléchie par l'écran en mouvement puis
calculer la vitesse de déplacement de l'écran à partir de la formule ci-dessous : cf ffv e er 23.La formule utilisée pour obtenir la vitesse par effet Doppler n'est valable que si la vitesse de
déplacement v est faible devant la vitesse de l'onde c.Comparer v et c pour vérifier que cette condition est bien respectée dans l'expérience proposée.
c = 443 m/s et v<< c Remarques :le coefficient 2 provient du fait que l'onde fait un aller-retour avant d'atteindre lerécepteur. La valeur absolue fait que cette formule reste valable que l'objet se rapproche ou s'éloigne.
quotesdbs_dbs6.pdfusesText_11