Калькулятор эффекта Доплера

Слышимая частота при движении источника или наблюдателя.

Исходные данные

Калькулятор эффекта Доплера

4 поля

Одномерная классическая волна в покоящейся среде; |vист|<c и vнабл>−c. Не релятивистский Доплер и не расчёт отражённого сигнала радара.

Заполните поля — результат появится здесь автоматически.

Рассчитайте классический сдвиг частоты для движения вдоль линии источник–наблюдатель в покоящейся среде. Обе скорости задаются относительно среды: положительное число означает движение навстречу другой стороне. Источник здесь дозвуковой по модулю, а удаляющийся наблюдатель должен двигаться медленнее приходящей волны. Для света и произвольной траектории прохождения мимо нужна другая постановка.

Категория
Физика
FAQ
4 вопросов
Методика
описана ниже

Как считается

Формула и логика

f′ = f · (c + v_набл) / (c − v_ист).

Пример

Сирена 440 Гц, приближающаяся со скоростью 20 м/с, слышна как 467,24 Гц.

Поля и единицы

  • Частота источника — Гц
  • Скорость источника навстречу — м/с
  • Скорость наблюдателя навстречу — м/с
  • Скорость волны в среде — м/с

Как пользоваться

  • — Скорость навстречу — положительная, прочь — отрицательная. Так одно поле заменяет выбор между приближением и удалением.
  • — Движение наблюдателя и движение источника входят в формулу по-разному, поэтому поля раздельные.
  • — Используйте скорость волны именно в выбранной среде и её условиях. Значение 343 м/с — пример для воздуха, а не универсальная постоянная.

Методика и ограничения

Методика расчёта
Формула и логика
Источник данных или нормы
OpenStax: звуковой эффект Доплера в среде
Ограничение
Одномерная классическая волна в покоящейся среде; |vист|<c и vнабл>−c. Не релятивистский Доплер и не расчёт отражённого сигнала радара.

FAQ

Почему тон падает именно при проезде?

При сближении вдоль одной линии частота выше, при удалении — ниже. При проезде на ненулевом расстоянии направление к наблюдателю меняется плавно, поэтому и доплеровский сдвиг обычно меняется плавно. Идеальный скачок относится к модели прямолинейного прохождения через точку наблюдения; этот калькулятор задаёт мгновенные продольные скорости.

Почему у источника и наблюдателя разные формулы?

Движение наблюдателя меняет скорость, с которой он встречает волны, и стоит в числителе. Движение источника меняет саму длину волны в среде и стоит в знаменателе. При малых скоростях разница незаметна, при больших — существенна.

Что происходит на скорости волны?

Знаменатель обращается в нуль, и формула перестаёт что-либо описывать. Физически волны не успевают уйти от источника и складываются в ударный фронт — расчёт такие данные отвергает.

Годится ли это для света?

Для света эта формула не используется: она различает движение относительно материальной среды. Нужен релятивистский эффект Доплера с явно заданной геометрией. Ультразвук или радар с отражением также требуют учёта обратного пути сигнала.