So spielst du Krankenwagen fährt vorbei
- Wähle einen Test und lies auf der Karte den Ton der Sirene, das Tempo des Wagens oder den gehörten Ton.
- Nutze f' = f·v ÷ (v − v_s), wenn er kommt, und f' = f·v ÷ (v + v_s), wenn er wegfährt, mit v = 340 m/s.
- Gib deine Vorhersage ein und drück Start. Sieh zu, wie sich die Wellenberge vor dem Wagen drängen.
- Vergleiche die orange gestrichelte Linie mit dem gehörten Ton im Diagramm.
Der Doppler-Effekt
Wenn sich eine Wellenquelle bewegt, werden die Wellen vor ihr zusammengedrängt und die hinter ihr gedehnt. Schall läuft in Luft immer gleich schnell, etwa 340 m/s, also kommen gedrängte Wellen öfter bei dir an: Du hörst einen höheren Ton. Gedehnte kommen seltener an: ein tieferer Ton. Darum macht eine Sirene oder ein Rennwagen beim Vorbeifahren „Iiii-uuu“: hoch beim Kommen, ein schneller Abfall beim Vorbeifahren, tief beim Wegfahren. Für eine Quelle mit Tempo v_s ist der Ton vorne f·v ÷ (v − v_s) und hinten f·v ÷ (v + v_s). Mit Licht passiert dasselbe: Polizei- und Wetterradar messen Geschwindigkeiten aus der Frequenzänderung der zurückgeworfenen Wellen, und Astronomen erkennen an der Rotverschiebung ihres Lichts, dass sich ferne Galaxien von uns entfernen.
Ein fokussiertes Lernmodell
Schall läuft mit 340 m/s in ruhiger Luft ohne Wind, und die Zuhörer stehen still. Der Krankenwagen fährt geradeaus mit gleichbleibendem Tempo, und die Sirene ändert sich nie. In der Straßenansicht ist der Schall viel langsamer gezeichnet als echt, damit man die Wellenberge sieht, aber das Verhältnis von Wagentempo zu Schallgeschwindigkeit bleibt erhalten. Das Diagramm am Straßenrand nutzt das Tempo, mit dem sich der Wagen nähert, von 2 s vor dem Vorbeifahren bis 2 s danach, und lässt die Laufzeit des Schalls weg. Antworten auf 2 % genau sind richtig.