Ondes (4) – Doppler

Christian_doppler

Christian Doppler – 1803 – 1853

https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler

L’effet Doppler se manifeste par exemple pour les ondes sonores dans la perception de la hauteur du son d’un moteur de voiture, ou de la sirène d’un véhicule d’urgence. Le son est différent selon que l’on se trouve à l’intérieur du véhicule (l’émetteur étant immobile par rapport au récepteur), ou que le véhicule se rapproche du récepteur (le son étant alors plus aigu) ou s’en éloigne (le son  étant plus grave). […] Cet effet est utilisé pour mesurer une vitesse, par exemple celle d’une voiture, ou bien celle du sang lorsqu’on réalise des examens médicaux, notamment les échographies en obstétrique ou en cardiologie. Il revêt une grande importance en astronomie car il permet de déterminer directement la vitesse d’approche ou d’éloignement des objets célestes (étoiles, galaxies, nuages de gaz, etc.). Toutefois, le décalage vers le rouge cosmologique, qui traduit la fuite apparente des galaxies et constitue une preuve de l’expansion de l’espace, est d’une autre nature : il n’est pas justifiable par un effet Doppler car il est dû (de façon imagée) à un étirement de l’espace produisant lui-même un étirement des longueurs d’onde (la longueur d’onde d’un rayonnement suivant fidèlement la taille de l’Univers).

 

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-decalage-vers-rouge-56/

En astronomie, le décalage vers le rouge (ou redshift) est une augmentation de la longueur d’onde de la lumière causée par le mouvement de la source lumineuse qui s’éloigne de l’observateur, par effet Doppler ou du fait de l’expansion de l’univers en cosmologie. Les vitesses élevées produisent un grand redshift, et ceci permet de mesurer la vélocité radiale de la source. Dans un univers en expansion, les galaxies qui montrent un redshift élevé se trouvent à des distances plus grandes que celles qui ont un faible redshift. Le décalage vers le rouge peut aussi être provoqué par l’immersion de la source dans un champ gravitationnel élevé, tel que celui d’un trou noir.

8105b58529_50034133_redshift

Il s’agit ici d’une étude expérimentale classique à partir de fichiers son pour déterminer la vitesse d‘un véhicule en exploitant l’effet Doppler sonore.

 

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Tous les documents indiqués dans ce qui suit sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier ondes (4) – doppler).

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Documents de travail : [1-doppler.pdf] ; [traitement-resultats.xlsx] ; [klaxon-arret.wav] ; [klaxon-mouv.wav]

 

1-doppler1

1-doppler2

dopplerxlsx

 

Corrigés : dossier [corriges]

 

corrige1

corrige2

corrige3

corrige4

corrige5

 

 

Des documents complémentaires sont également disponibles : dossier [complements]

Exemples :

Animation de D. Labatut [doppler-2.swf]

animdoppler2

Document [red-shift.pdf]

redshift

 

Document [doppler-sonore.pdf]

sonore

 

Document [radar.pdf]

 

radar

 

Des problèmes, adaptés d’anciens sujets de bac sont également disponibles : dossier [problemes].

Exemple

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