Эффект Доплера для звука

1. Эффект Доплера для звука

Набросок проекта по Физике + Программирование
presentation-creation.ru

2.

Эффект Доплера для звука –
это изменение воспринимаемой
высоты звука (частоты) из-за
относительного движения
источника звука и слушателя. При
приближении друг к другу звук
кажется выше (частота растет), а
при удалении — ниже (частота
падает).

3.

Как это работает?
1. Волны сжимаются или растягиваются: Представьте звуковые
волны как гребни. Если источник звука (например, сигналящая
машина) движется к вам, он "догоняет" свои собственные волны,
и гребни располагаются ближе друг к другу, уменьшая расстояние
между ними

4.

2. Частота увеличивается:
Сокращение расстояния между
гребнями означает, что за один и тот
же промежуток времени до вас
доходит больше волн, что
воспринимается как повышение
частоты — более высокий тон.
3. Частота уменьшается:
Наоборот, если источник удаляется, он
"убегает" от своих волн, и расстояние
между гребнями увеличивается. Это
означает, что меньше волн достигает
вас за то же время, и звук
воспринимается как более низкий.

5. Примеры применения

•Ежедневные
ситуации:
Изменение высоты
звука сирены машины
скорой помощи или
поезда, проезжающего
мимо вас, является
классическим
примером эффекта
Доплера.
•Медицина:
Метод ультразвуковой
допплерографии
использует этот эффект
для измерения скорости
кровотока, анализируя
изменение частоты
отраженных звуковых
волн от движущихся
эритроцитов.
•Полиция:
Полицейские радары
используют эффект
Доплера для
определения скорости
автомобилей по
радиосигналу,
отраженному от них.

6.

Моделирование эффекта Доплера
для звука с помощью программы
Цель:
Создать простую
программу, которая
моделирует изменение
частоты сигнала из-за
эффекта Доплера при
движении источника
звука относительно
наблюдателя.
Идея:
Программа будет имитировать
звуковую волну с базовой
частотой, а затем, при изменении
положения движущегося
источника, рассчитывать и
отображать наблюдаемую частоту
с учётом эффекта Доплера.

7.

Описание программы
(поверхностно)
1.Ввод исходных данных:
1. Частота исходного сигнала (например, 440 Гц —
нота ля)
2. Скорость звука в воздухе (например, 343 м/с)
3. Скорость источника звука (положительная —
приближение, отрицательная — удаление)
4. Направление движения (к или от наблюдателя)
2.Расчёт частоты с эффектом Доплера

8.

Описание программы
(поверхностно)
3.Вывод результатов:
1. Вывод исходной частоты и наблюдаемой
частоты
2. Визуализация или график зависимости
наблюдаемой частоты от скорости
источника
4.Дополнительно (опционально):
1. Анимация движения источника и изменения
частоты
2. Проигрывание звука с изменённой частотой
(если среда программирования
поддерживает)
3. Возможность менять параметры в реальном
времени и видеть результат

9.

Проект с эффектом Доплера актуален по
нескольким важным причинам:
1.Фундаментальное физическое явление
Эффект Доплера — базовое понятие в физике волн (звук, свет, радиоволны). Понимание
этого эффекта помогает лучше разобраться в природе волн и их взаимодействии с
движущимися объектами.
2.Применения в жизни и технологиях
Эффект Доплера используется в широком спектре современных технологий:
1. Медицинская диагностика (ультразвуковая доплерография для оценки кровотока)
2. Радарные системы (например, в метеорологии и полиции)
3. Астрономия (изучение скорости движения звезд и галактик)
4. Навигация и системы локализации (радиолокация, GPS)

10.

Проект с эффектом Доплера актуален по
нескольким важным причинам:
3.Образовательная ценность
Проект позволяет связать теоретические знания с практикой и
программированием, развивает навыки анализа, моделирования и
интерпретации результатов.
4.Развитие важных навыков
Работая с эффектом Доплера, ученики учатся:
1. Понимать сложные физические концепции
2. Применять математику и формулы
3. Программировать и визуализировать данные
4. Работать с экспериментальными и симуляционными
данными

11.

Кристиан Доплер
Кристиан Доплер — австрийский физик и
математик (1803–1853), наиболее известный открытием
эффекта Доплера
Профессор и директор Института физики Венского
университета, работал в университетах и
политехнических институтах Праги и Вены.
Голландский метеоролог Христофор Бёйс-Баллот в 1845
году подтвердил эффект Доплера для звука, используя
две группы трубачей, двигающихся на платформе.
Современное наследие:
Его имя носят научные лаборатории, больницы, а
также кратер на Луне.

12. Другие идеи проекта

1.Симуляция движения тел с
сопротивлением воздуха
2.Моделирование распространения
тепла (теплопроводность)
3.Симулятор солнечной системы
4.Моделирование явления
интерференции волн