Effet Doppler unidimensionnel

[Clara 2nde générale]

Bonjour, mon professeur de physique nous à donné un dm à faire, seulement je viens d'entrer en seconde et je n'ai encore jamais vu l'effet Doppler.

Voici le sujet et les questions :
Soit un camion de pompiers se déplaçant sur une avenue rectiligne à la vitesse v= 70k.h-1. Un immeuble a bout de l'avenue est en flammes, et c'est pourquoi les pompiers ont branché leur sirène. Un piéton immobile constate avec étonnement que la hauteur des sons émis par la sirène baisse d'un coup au moment précis où le camion passe devant lui. Le but de ce problème est d'expliquer ce phénomène, qui est un manifestation de l'effet Doppler.

Grand 1

Supposons pour commencer que le camion n'émette pas un son de sirène mais émet des bips, à la fréquence fe = 1Hz.

1) Combien de bip(s) émet le camion par seconde?
2) Rappeler la valeur de la célérité du son dans les conditions normales de température et pression. On la notera c.
3) On suppose qu'à te1 = 0s, date d'Emission du premier bip, le camion est à D1 = 100m du piéton et qu'il se dirige vers lui.
a. Schématiser la situation.
b. A quelle date, qu'on notera tr,1 ,le piéton entendra-t-il le premier bip ( réception ) ?
c. A quelle date, qu'on notera te,2 ,sera émis le deuxième bip du camion? A quelle distance D2 du piéton sera alors le camion?
d. A quelle date, qu'on notera tr,2 ,le piéton entendra-t-il le deuxième bip ?
e. Comparer Δte = te,2 - te,1 ,période effective d'émission, à Δtr = tr,2 - tr,1 ,période effective à la réception. Quelle est la fréquence à laquelle les bips sont perçus par le piéton ? Est-elle supérieure ou inférieure à la fréquence d'émission ? Calculer le rapport fr/fe entre la fréquence de réception et la fréquence d'émission.
4) Dans le cas où le camion s'éloigne du piéton ( toujours à la même vitesse ), le piéton perçoit-il une fréquence supérieur ou inférieur à la fréquence d'émission? Quelle est sa valeur? Quelle est la valeur du rapport fr/fe ? ( inutile de refaire au propre toutes les étapes de la question 3, mais expliquer en quelques lignes votre raisonnement ).

Grand 2

Le phénomène de "contraction/dilatation" de fréquence pour les bips est également applicable aux ondes sonores émises par la sirène. Celle-ci émet alternativement un La(440Hz) et un Fa# (370Hz).

En admettant que les rapports fr/fe calculés en questions 3) et 4) sont les mêmes dans le cas des ondes sonores, en déduire les fréquences perçues par le piéton lorsque le camion vient vers lui puis lorsqu'il s'en éloigne. Entendra-t-il à un moment un La ou un Fa# ?


Voilà pour les exercices, j'espère que vous pourrez m'aider rapidement, merci d'avance !!

[SoS(29)]

Bonjour.
Ce devoir est effectivement d'un niveau étonnamment élevé pour un début de seconde.
Répondez aux premières questions qui me semble-t'il sont à votre niveau.
Vous devez avoir vu dans le cours la définition de la fréquence (unité Hz).
Vous devez avoir vu la valeur de la célérité du son dans l'air.
Vous devez savoir que pour la célérité est égale au rapport de la distance parcourue sur la durée du parcours. Donc vous pouvez calculez la durée pour que le premier bip arrive à l'oreille du piéton.
Vous devez avec cette même relation (Vcamion=distance/durée) être capable de déterminer le chemin parcourue par le camion avant que le second bip soit émis.
Commencez par répondre à ces premières questions avec les indications ci-dessus.