Las ondas sonoras y la cambio de Doppler

Physics II

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Overview

Fuente: Arianna Brown, Asantha Cooray, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de ciencias física, Universidad de California, Irvine, CA

Las ondas son perturbaciones que se propagan a través de un espacio medio o vacío material. Las ondas de luz pueden viajar a través de un vacío y algunas formas de la materia y son transversales en la naturaleza, lo que significa que las oscilaciones son perpendiculares a la dirección de propagación. Sin embargo, las ondas sonoras son ondas de presión que viajan a través de un medio elástico como el aire y longitudinales en la naturaleza, lo que significa que las oscilaciones son paralelas a la dirección de propagación. Cuando el sonido se introdujo a un medio por un objeto vibrante, como las cuerdas vocales de una persona o cuerdas en un piano, las partículas en el aire experimentan movimiento hacia adelante y hacia atrás como el objeto vibrante se mueve hacia adelante y hacia atrás. El resultado en las regiones en el aire donde las partículas de aire se comprimen juntos, llamado compresiones y otras regiones donde ellos son separados, llamados rarefacciones. La energía generada por una onda de sonido oscila entre la energía potencial creada por las compresiones y la energía cinética de los movimientos pequeños y velocidades de las partículas del medio.

Compresiones y descompresiones pueden utilizarse para definir la relación entre frecuencia y velocidad de las ondas de sonido. El objetivo de este experimento es medir la velocidad del sonido en el aire y explorar el cambio aparente en la frecuencia de un objeto emite ondas de sonido en movimiento, llamado el efecto Doppler.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Fundamentos de la física II. Las ondas sonoras y la cambio de Doppler. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

Como una onda sonora se propaga, comprime y periódicamente rarefies (se extiende) las moléculas de aire en cualquier un lugar. Puesto que la relación entre la presión y la densidad es dependiente en temperatura, la velocidad del sonido viajando a través del aire también es dependiente en temperatura y definido como:

Equation 1(Ecuación 1)

donde TC es la temperatura del aire en grados Celsius (° C) y v es la velocidad de la onda sonora que se mide en metros por segundo (m/s). Clásicamente, la velocidad de una onda se define como:

Equation 2(Ecuación 2)

donde λ es la longitud de onda (m), o la distancia entre las ondas de presión y f es la frecuencia (Hz), o el número de ondas por unidad de tiempo. Ecuación 1 es una estimación para el aire que está en reposo; Si está viajando por el medio de la onda sonora, la velocidad del sonido cambia dependiendo de la dirección del movimiento. Por ejemplo, las ondas de sonido mueven enfrente en dirección de vientos fuertes probablemente tienen su velocidad disminuyó la velocidad del viento. En este experimento, este efecto es despreciable.

Cuando la fuente del sonido está cambiando de velocidad o dirección y el medio es que generalmente parada y no hay ningún cambio en la velocidad de la onda sonora. Sin embargo, un observador puede escuchar un falso aumento o disminución de la frecuencia debido al efecto Doppler. Como la fuente de ondas se acerque al observador, las ondas se emiten en posiciones que son más cercanos juntos. Todavía emite en la misma frecuencia, pero debido a sus posiciones relativas mientras la fuente se mueve alcanzan el observador agrupado juntos y aparentemente en una frecuencia más alta. Por la misma lógica, cuando la fuente se aleja del observador, el observador oye el sonido a frecuencias bajas. La forma más fácil de entender este efecto es imaginar un coche de policía con una sirena hacia un peatón: conduce hacia el peatón, la frecuencia a la peatonal parece más altos y mayores hasta que finalmente el coche pasa el peatón, y el peatón comienza a escuchar frecuencias que disminuyen a medida que el coche en unidades. La relación entre la frecuencia observada f y frecuencia emitida f0 se define por:

Equation 3

donde c es la velocidad de las ondas sonoras en el aire, vr es la velocidad del receptor en relación con el medio y (= 0 si el receptor está en reposo), y vs es la velocidad de la fuente en relación con el medio.

En este experimento, calcularemos la velocidad del sonido con diferentes frecuencias y longitudes de onda y comparar la velocidad a la velocidad teórica. También observaremos el efecto Doppler en las frecuencias emitidas por un diapasón.

Procedure

1. medición de la velocidad del sonido

  1. Configurar: dos altavoces frente a uno otro en un banco óptico. Un orador debe conectarse a un generador de funciones (señal) en un lado de una t BNC, con el otro lado de la t BNC conectado al canal A en el osciloscopio. El segundo ponente debe conectarse en el canal B del osciloscopio.
  2. Encienda el generador de señales y osciloscopio y ajustar el dial del generador producir una ola de 5 kHz. El altavoz conectado con el generador de funciones debe producir un tono uniforme que suena una alarma y dos ondas deben aparecer en el osciloscopio.
  3. Deslice el altavoz que se conecta al canal B a lo largo del Banco hasta que las dos ondas están en fase. Anote la distancia entre los dos altavoces.
  4. Lentamente Deslice el altavoz de canal B hacia atrás para que las ondas están fuera de fase. Continúe deslizando hacia atrás hasta que las ondas están en fase otra vez. Registro de la nueva distancia entre los altavoces.
  5. Reste la distancia final entre la inicial para encontrar la longitud de onda del sonido. Utilice este valor y la frecuencia para calcular la velocidad observada del sonido usando la ecuación 2.
  6. Repita los pasos 1.3-1.5 para frecuencias de 8 kHz y 3 kHz. Observe la relación inversamente proporcional entre la longitud de onda y frecuencia.
  7. Comparar las velocidades experimentales a la velocidad esperada utilizando la temperatura de la sala de clase.

2. efecto Doppler con un aparato Doppler diapasón

El video muestra un experimento usando un aparato Doppler, pero este mismo experimento puede llevarse a cabo utilizando un diapasón. Aquí se describe el protocolo utilizando un diapasón:

  1. Ate un pedazo largo de 1 m de cadena al final de un diapasón. Cuando celebrada en hasta la cintura, la horquilla debe acercarse pero no tocan el suelo.
  2. Conecte un micrófono a un canal del osciloscopio y coloque el micrófono a una distancia fija (aproximadamente 1,5 m).
  3. Golpee el diapasón para crear un sonido y mantener en su lugar a 1,5 metros del micrófono. Observe cuántas olas aparecen en la pantalla.
  4. Golpeó el diapasón de nuevo y empezar a pivotar el tenedor alrededor en círculos a una velocidad constante.
  5. Los observar que la horquilla oscilante notará como la horquilla oscila hacia ellos, la frecuencia o tono, obtiene mayor. Al mismo tiempo, el osciloscopio debe mostrar ondas un poco más en la pantalla. Como hace pivotar lejos de ellos, el tono es más bajo y el osciloscopio debe mostrar un poco menos ondas en la pantalla. Ver figura 1 a continuación un ejemplo de una vista de osciloscopio.

Figure 1
Figura 1 : Representación de las ondas de sonido de un diapasón que experimenta el efecto Doppler como por un osciloscopio. La horquilla oscila hacia el micrófono, las ondas sonoras se emiten en las distancias más cerca y crear la ilusión de un tono más alto. Nota: El cambio de frecuencia de ondas trazada en la pantalla del osciloscopio puede ser sutil, y la amplitud de las ondas también cambiará con respecto a la posición de la horquilla como amplitud de la onda sonora es proporcional al volumen (o 'intensidad').

A diferencia de las ondas de luz, las ondas sonoras son perturbaciones que se propagan a través de un medio, que puede ser sólido, gas o líquido.

Las ondas de luz son ondas transversales que tienen oscilaciones perpendiculares a la dirección de la propagación. Mientras que las ondas sonoras son ondas de presión longitudinales cuyas oscilaciones son paralelas a la dirección de propagación.

En este video, exploraremos diversas propiedades de las ondas sonoras, y conocer el efecto de Doppler, un fenómeno descubierto por el físico austríaco Christian Doppler. A continuación, vamos a aprender cómo medir la velocidad del sonido de altavoces y cómo visualizar el efecto de Doppler en el laboratorio. Por último, veremos algunos ejemplos donde se aplican estos conceptos.

Comencemos por examinar las propiedades de las ondas de sonido y el fenómeno de desplazamiento Doppler. Cuando el sonido se introduce a través de la vibración de un objeto, como una cuerda de guitarra, las partículas en el aire experimentan movimiento hacia adelante y hacia atrás.

Esto crea las regiones en el aire donde las partículas son comprimidas, llamadas compresiones o separadas, llamados rarefacciones. Estas características pueden utilizarse para definir la relación entre la velocidad de las ondas de sonido y la frecuencia.

La distancia entre las compresiones es la longitud de onda lambda, que tiene la unidad de metros. Frecuencia es que el número de ciclos de onda por segundo y se expresa en Hertz. La velocidad del sonido es el producto de estas dos cualidades.

Puesto que las ondas sonoras viajan debido a la compresión de las partículas en el medio, la densidad de las moléculas de aire tienen un efecto sobre la velocidad del sonido. La densidad del aire depende de temperatura de los alrededores, por lo que la velocidad de la onda de sonido también depende de la temperatura.

Suponiendo que el aire está en reposo, la velocidad de la onda sonora a través del aire se puede calcular mediante la siguiente ecuación, donde Tc es la temperatura del aire en grados Celsius.

Si el aire está en movimiento, la velocidad del sonido cambia dependiendo de la dirección de movimiento de aire. Por ejemplo, si la onda de sonido se está moviendo en la dirección opuesta de un fuerte viento, la velocidad de las ondas disminuye la velocidad del viento.

Ahora, echemos un vistazo a lo que sucede cuando la fuente del sonido se está moviendo. Tomemos por ejemplo, una ambulancia emite una sirena en una frecuencia fija, ft. La ambulancia se acerca, el tono percibido de la sirena, fr, aumenta hasta que te llegue. Esto es porque mientras la sirena se mueve hacia usted, las posiciones relativas de las ondas sonoras se amontonan, y el sonido parece tener una frecuencia más alta que la frecuencia transmitida.

Por la misma lógica, las unidades de ambulancia, oiga la sirena en un tono más, como las ondas de sonido separados y el sonido parece tener una frecuencia más baja que la frecuencia de transmisión. La diferencia entre las frecuencias emitidas y percibidas en un momento dado se llama el efecto Doppler o el Doppler shift.

Ahora que hemos analizado los fundamentos de las ondas sonoras y la cambio de Doppler, primero echemos un vistazo a cómo medir la velocidad del sonido en diferentes frecuencias. A continuación, demostramos cómo visualizar el efecto de Doppler usando un aparato móvil.

En primer lugar, establecer dos altavoces frente a uno otro en un banco óptico. Conectar un altavoz a un generador de función con una salida BNC, al otro lado de la t BNC conectado al canal 1 o A en un osciloscopio

A continuación, conecte el segundo altavoz para el canal 2 o B en el osciloscopio.

Encienda el generador de funciones y osciloscopio y ajustar el dial en el generador de funciones para producir una onda con frecuencia de 5 kHz. El altavoz conectado con el generador de funciones debe producir un tono uniforme que suena como una alarma. Dos ondas de 5kHz que están fuera de fase uno con el otro, el altavoz emite y para el altavoz receptor deben aparecer en diferentes colores en el osciloscopio.

Lentamente Deslice el altavoz conectado al canal B a lo largo del Banco hasta que las dos ondas están en fase. Luego, anote la distancia entre los dos altavoces.

A continuación, deslice lentamente el altavoz del canal B de los altavoces emiten así que las ondas están fuera de fase. Continúe deslizando el altavoz hacia atrás hasta que las ondas están en fase otra vez. Registro de la nueva distancia entre los altavoces. Repita el experimento con frecuencias de 8 kHz y 3 kHz

Para calcular la velocidad de las ondas sonoras, primero reste la distancia final entre la inicial para dar la longitud de onda de la onda sonora. Luego, utilice este valor y la frecuencia para obtener la velocidad. Tenga en cuenta la relación inversamente proporcional entre la longitud de onda y frecuencia.

Comparar las velocidades experimentales con la velocidad esperada mediante la temperatura de la habitación. Los valores experimentales para diferentes frecuencias parecen ser aproximadamente el mismo, y la diferencia entre ellos y el valor esperado es igual o menos del uno por ciento.

En primer lugar, ate un trozo de un metro de longitud de cuerda hasta el final de un aparato Doppler. Cuando a la altura de la cintura, el aparato debe acercarse, pero no toque el piso.

A continuación, conecte un micrófono a un canal del osciloscopio y coloque el micrófono a una distancia fija-1,50 m--de donde usted está parado.

Encienda el aparato Doppler y manténgalo en lugar de 1,5 m de distancia del micrófono. Observe la onda en el osciloscopio.

Comenzar a hacer pivotar el aparato alrededor en círculos a una velocidad constante. Los observando que el aparato que hace pivotar se observe que el tono o frecuencia, obtiene mayor que oscila cercanos de ellos y bajan como hace pivotar lejos.

Al mismo tiempo, el osciloscopio mostrará más olas, o una frecuencia más alta, cuando el aparato está cerca del micrófono. Cuando el aparato está lejos del micrófono la frecuencia disminuye.

Sonido y ondas de sonido se encuentran en la vida cotidiana y se utilizan en muchas áreas del arte, la ciencia y la medicina.

Cuando alguien usa un instrumento de columna de aire abierta, como la trompeta, las ondas de sonido producidas dentro del tubo de crear música. Como el aire es empujado en el instrumento, una vibración se produce dentro que causa las ondas de presión a reflejarse en el interior del tubo.

Presión solamente ondas de ciertas longitudes de onda y frecuencias caben dentro del tubo y resuenan, creando sonido. Todas las demás longitudes de onda y frecuencias se pierden.

El efecto Doppler es la base del instrumento de ultrasonido Doppler, que se utiliza para la evaluación vascular. El dispositivo Doppler consiste en una sonda que se coloca en la piel del paciente. La sonda emite ondas de ultrasonido en una frecuencia específica, que reflejan fuera de las células sanguíneas y son detectadas por el elemento de recepción en la sonda. La velocidad del flujo sanguíneo es evidente por el cambio en la frecuencia de la onda reflejada.

Sólo ha visto la introducción de Zeus el efecto Doppler. Ahora debe comprender los principios básicos del efecto Doppler, cómo medir la velocidad de las ondas sonoras en el laboratorio y algunas aplicaciones de la técnica en el mundo real. ¡Gracias por ver!

Results

A la temperatura ambiente: 20 ° C

Espera de velocidad: v = 331.4 + 0.6(20) = 343.4 m/s

Frecuencia Distancia en fase inicial Distancia en la fase final Longitud de onda Velocidad calculada % Error
5 kHz 27,4 cm 34,3 cm cm 6,90 345 m/s 0.5%
8 kHz 25,5 cm 29,75 cm 4,25 cm 340 m/s 1.0%
3 kHz 22,8 cm 34,2 cm 11,40 cm 342 m/s 0.4%

Utilizando la ecuación 2, se puede calcular la velocidad del sonido a un valor bastante exacto. Por ejemplo, para la primera frecuencia, f = 5 kHz = 5.000 Hz y λ = 6,90 cm = 0,069 m, así que velocidad = λf = 5.000 x 0.069 = 345 m/s. Para determinar el error entre la velocidad esperada y la observada velocidad, empleamos lo siguiente:

Equation 4

El efecto Doppler será evidente por el balanceo de la horquilla, o cualquier otro objeto emite sonido. Como la horquilla oscila hacia el micrófono, las ondas de sonido obtener agrupadas juntos produciendo una frecuencia más alta, como es evidente por el agrupar de las ondas sonoras en el osciloscopio. Como la horquilla de cambios de distancia, las ondas se convierten en más extendidas y también lo hacen las ondas en el osciloscopio.

Applications and Summary

En este experimento, se definen y se exploraron las propiedades de la onda de sonido. Específicamente, se confirmó la relación entre la frecuencia de la onda de sonido, longitud de onda y velocidad. Diapasones diseñados para emitir solamente una frecuencia, haciendo que los dispositivos óptimos para demostrar el efecto de Doppler. La horquilla se mueve más cerca y más lejos del observador, la frecuencia aparece más alto y más bajo de tono, respectivamente. El efecto Doppler y la ecuación 2 pueden ampliarse a otras formas de ondas, como la luz.

Como seres humanos, utilizamos las ondas de sonido para comunicarse todos los días. Sin embargo, una de estas formas de comunicación verdaderamente representa cómo nuestra especie utiliza primero la física del sonido: la música, especialmente instrumentos que requieren respiración. Instrumentos de la columna de aire abierta, como la trompeta, tuba, flauta, consisten en una columna de aire encerrada dentro de un tubo hueco que a veces se curva. Como el aire es empujado en el instrumento, una vibración se produce dentro que causa las ondas de presión a reflejarse en el interior del tubo. Sin embargo, la presión solamente ondas de ciertas longitudes de onda y frecuencias con reflejaron de tal manera que empiezan a interferir con el incidente ondas así crear ondas de la presión del pie. Cada instrumento musical tiene un conjunto de frecuencias naturales en los que vibra o resuena. Éstos se llaman los armónicos y cada armónico se asocia con un patrón de onda específico definido por sus extremos, la longitud de onda y la frecuencia. En copa flauta, se pueden abrir agujeros a lo largo de la flauta para reducir la longitud efectiva de los límites, por lo tanto reduciendo la longitud de onda y la frecuencia cada vez mayor. En una trompeta, válvulas hacen el aire viaja a través de diferentes partes de la trompeta que son de distintos tamaños, dando por resultado otra vez cambios en la longitud de onda y frecuencia.

Una aplicación notable del efecto Doppler es el radar Doppler, utilizado por los meteorólogos para leer eventos del tiempo. Típicamente, un transmisor emite ondas de radio en una frecuencia específica hacia el cielo desde una estación meteorológica. Las ondas de radio de rebote de nubes y precipitación y luego viajar a la estación. La frecuencia de las ondas reflejadas a la estación parecen disminuir si las nubes o la precipitación se aleja de la estación, mientras que la radiofrecuencia parece aumentar si los objetos atmosféricos están avanzando hacia la estación. Esta tecnología puede aplicarse también para determinar la velocidad del viento y dirección.

El efecto Doppler también tiene aplicaciones en física médica. En un ecocardiograma Doppler, las ondas sonoras de una frecuencia determinada se canalizan en el corazón y reflexionar de la células de la sangre moviéndose a través del corazón y los vasos sanguíneos. Similar del radar de Doppler, cardiólogos pueden entender la velocidad y dirección del flujo de sangre en el corazón debido al cambio en las frecuencias recibidas después de la reflexión. Esto les puede ayudar a identificar áreas de obstrucción en el corazón.

1. medición de la velocidad del sonido

  1. Configurar: dos altavoces frente a uno otro en un banco óptico. Un orador debe conectarse a un generador de funciones (señal) en un lado de una t BNC, con el otro lado de la t BNC conectado al canal A en el osciloscopio. El segundo ponente debe conectarse en el canal B del osciloscopio.
  2. Encienda el generador de señales y osciloscopio y ajustar el dial del generador producir una ola de 5 kHz. El altavoz conectado con el generador de funciones debe producir un tono uniforme que suena una alarma y dos ondas deben aparecer en el osciloscopio.
  3. Deslice el altavoz que se conecta al canal B a lo largo del Banco hasta que las dos ondas están en fase. Anote la distancia entre los dos altavoces.
  4. Lentamente Deslice el altavoz de canal B hacia atrás para que las ondas están fuera de fase. Continúe deslizando hacia atrás hasta que las ondas están en fase otra vez. Registro de la nueva distancia entre los altavoces.
  5. Reste la distancia final entre la inicial para encontrar la longitud de onda del sonido. Utilice este valor y la frecuencia para calcular la velocidad observada del sonido usando la ecuación 2.
  6. Repita los pasos 1.3-1.5 para frecuencias de 8 kHz y 3 kHz. Observe la relación inversamente proporcional entre la longitud de onda y frecuencia.
  7. Comparar las velocidades experimentales a la velocidad esperada utilizando la temperatura de la sala de clase.

2. efecto Doppler con un aparato Doppler diapasón

El video muestra un experimento usando un aparato Doppler, pero este mismo experimento puede llevarse a cabo utilizando un diapasón. Aquí se describe el protocolo utilizando un diapasón:

  1. Ate un pedazo largo de 1 m de cadena al final de un diapasón. Cuando celebrada en hasta la cintura, la horquilla debe acercarse pero no tocan el suelo.
  2. Conecte un micrófono a un canal del osciloscopio y coloque el micrófono a una distancia fija (aproximadamente 1,5 m).
  3. Golpee el diapasón para crear un sonido y mantener en su lugar a 1,5 metros del micrófono. Observe cuántas olas aparecen en la pantalla.
  4. Golpeó el diapasón de nuevo y empezar a pivotar el tenedor alrededor en círculos a una velocidad constante.
  5. Los observar que la horquilla oscilante notará como la horquilla oscila hacia ellos, la frecuencia o tono, obtiene mayor. Al mismo tiempo, el osciloscopio debe mostrar ondas un poco más en la pantalla. Como hace pivotar lejos de ellos, el tono es más bajo y el osciloscopio debe mostrar un poco menos ondas en la pantalla. Ver figura 1 a continuación un ejemplo de una vista de osciloscopio.

Figure 1
Figura 1 : Representación de las ondas de sonido de un diapasón que experimenta el efecto Doppler como por un osciloscopio. La horquilla oscila hacia el micrófono, las ondas sonoras se emiten en las distancias más cerca y crear la ilusión de un tono más alto. Nota: El cambio de frecuencia de ondas trazada en la pantalla del osciloscopio puede ser sutil, y la amplitud de las ondas también cambiará con respecto a la posición de la horquilla como amplitud de la onda sonora es proporcional al volumen (o 'intensidad').

A diferencia de las ondas de luz, las ondas sonoras son perturbaciones que se propagan a través de un medio, que puede ser sólido, gas o líquido.

Las ondas de luz son ondas transversales que tienen oscilaciones perpendiculares a la dirección de la propagación. Mientras que las ondas sonoras son ondas de presión longitudinales cuyas oscilaciones son paralelas a la dirección de propagación.

En este video, exploraremos diversas propiedades de las ondas sonoras, y conocer el efecto de Doppler, un fenómeno descubierto por el físico austríaco Christian Doppler. A continuación, vamos a aprender cómo medir la velocidad del sonido de altavoces y cómo visualizar el efecto de Doppler en el laboratorio. Por último, veremos algunos ejemplos donde se aplican estos conceptos.

Comencemos por examinar las propiedades de las ondas de sonido y el fenómeno de desplazamiento Doppler. Cuando el sonido se introduce a través de la vibración de un objeto, como una cuerda de guitarra, las partículas en el aire experimentan movimiento hacia adelante y hacia atrás.

Esto crea las regiones en el aire donde las partículas son comprimidas, llamadas compresiones o separadas, llamados rarefacciones. Estas características pueden utilizarse para definir la relación entre la velocidad de las ondas de sonido y la frecuencia.

La distancia entre las compresiones es la longitud de onda lambda, que tiene la unidad de metros. Frecuencia es que el número de ciclos de onda por segundo y se expresa en Hertz. La velocidad del sonido es el producto de estas dos cualidades.

Puesto que las ondas sonoras viajan debido a la compresión de las partículas en el medio, la densidad de las moléculas de aire tienen un efecto sobre la velocidad del sonido. La densidad del aire depende de temperatura de los alrededores, por lo que la velocidad de la onda de sonido también depende de la temperatura.

Suponiendo que el aire está en reposo, la velocidad de la onda sonora a través del aire se puede calcular mediante la siguiente ecuación, donde Tc es la temperatura del aire en grados Celsius.

Si el aire está en movimiento, la velocidad del sonido cambia dependiendo de la dirección de movimiento de aire. Por ejemplo, si la onda de sonido se está moviendo en la dirección opuesta de un fuerte viento, la velocidad de las ondas disminuye la velocidad del viento.

Ahora, echemos un vistazo a lo que sucede cuando la fuente del sonido se está moviendo. Tomemos por ejemplo, una ambulancia emite una sirena en una frecuencia fija, ft. La ambulancia se acerca, el tono percibido de la sirena, fr, aumenta hasta que te llegue. Esto es porque mientras la sirena se mueve hacia usted, las posiciones relativas de las ondas sonoras se amontonan, y el sonido parece tener una frecuencia más alta que la frecuencia transmitida.

Por la misma lógica, las unidades de ambulancia, oiga la sirena en un tono más, como las ondas de sonido separados y el sonido parece tener una frecuencia más baja que la frecuencia de transmisión. La diferencia entre las frecuencias emitidas y percibidas en un momento dado se llama el efecto Doppler o el Doppler shift.

Ahora que hemos analizado los fundamentos de las ondas sonoras y la cambio de Doppler, primero echemos un vistazo a cómo medir la velocidad del sonido en diferentes frecuencias. A continuación, demostramos cómo visualizar el efecto de Doppler usando un aparato móvil.

En primer lugar, establecer dos altavoces frente a uno otro en un banco óptico. Conectar un altavoz a un generador de función con una salida BNC, al otro lado de la t BNC conectado al canal 1 o A en un osciloscopio

A continuación, conecte el segundo altavoz para el canal 2 o B en el osciloscopio.

Encienda el generador de funciones y osciloscopio y ajustar el dial en el generador de funciones para producir una onda con frecuencia de 5 kHz. El altavoz conectado con el generador de funciones debe producir un tono uniforme que suena como una alarma. Dos ondas de 5kHz que están fuera de fase uno con el otro, el altavoz emite y para el altavoz receptor deben aparecer en diferentes colores en el osciloscopio.

Lentamente Deslice el altavoz conectado al canal B a lo largo del Banco hasta que las dos ondas están en fase. Luego, anote la distancia entre los dos altavoces.

A continuación, deslice lentamente el altavoz del canal B de los altavoces emiten así que las ondas están fuera de fase. Continúe deslizando el altavoz hacia atrás hasta que las ondas están en fase otra vez. Registro de la nueva distancia entre los altavoces. Repita el experimento con frecuencias de 8 kHz y 3 kHz

Para calcular la velocidad de las ondas sonoras, primero reste la distancia final entre la inicial para dar la longitud de onda de la onda sonora. Luego, utilice este valor y la frecuencia para obtener la velocidad. Tenga en cuenta la relación inversamente proporcional entre la longitud de onda y frecuencia.

Comparar las velocidades experimentales con la velocidad esperada mediante la temperatura de la habitación. Los valores experimentales para diferentes frecuencias parecen ser aproximadamente el mismo, y la diferencia entre ellos y el valor esperado es igual o menos del uno por ciento.

En primer lugar, ate un trozo de un metro de longitud de cuerda hasta el final de un aparato Doppler. Cuando a la altura de la cintura, el aparato debe acercarse, pero no toque el piso.

A continuación, conecte un micrófono a un canal del osciloscopio y coloque el micrófono a una distancia fija-1,50 m--de donde usted está parado.

Encienda el aparato Doppler y manténgalo en lugar de 1,5 m de distancia del micrófono. Observe la onda en el osciloscopio.

Comenzar a hacer pivotar el aparato alrededor en círculos a una velocidad constante. Los observando que el aparato que hace pivotar se observe que el tono o frecuencia, obtiene mayor que oscila cercanos de ellos y bajan como hace pivotar lejos.

Al mismo tiempo, el osciloscopio mostrará más olas, o una frecuencia más alta, cuando el aparato está cerca del micrófono. Cuando el aparato está lejos del micrófono la frecuencia disminuye.

Sonido y ondas de sonido se encuentran en la vida cotidiana y se utilizan en muchas áreas del arte, la ciencia y la medicina.

Cuando alguien usa un instrumento de columna de aire abierta, como la trompeta, las ondas de sonido producidas dentro del tubo de crear música. Como el aire es empujado en el instrumento, una vibración se produce dentro que causa las ondas de presión a reflejarse en el interior del tubo.

Presión solamente ondas de ciertas longitudes de onda y frecuencias caben dentro del tubo y resuenan, creando sonido. Todas las demás longitudes de onda y frecuencias se pierden.

El efecto Doppler es la base del instrumento de ultrasonido Doppler, que se utiliza para la evaluación vascular. El dispositivo Doppler consiste en una sonda que se coloca en la piel del paciente. La sonda emite ondas de ultrasonido en una frecuencia específica, que reflejan fuera de las células sanguíneas y son detectadas por el elemento de recepción en la sonda. La velocidad del flujo sanguíneo es evidente por el cambio en la frecuencia de la onda reflejada.

Sólo ha visto la introducción de Zeus el efecto Doppler. Ahora debe comprender los principios básicos del efecto Doppler, cómo medir la velocidad de las ondas sonoras en el laboratorio y algunas aplicaciones de la técnica en el mundo real. ¡Gracias por ver!

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