Jak grać w Przejazd karetki
- Wybierz test i odczytaj z karty dźwięk syreny, prędkość karetki lub słyszaną wysokość.
- Użyj f' = f·v ÷ (v − v_s), gdy się zbliża, i f' = f·v ÷ (v + v_s), gdy się oddala, z v = 340 m/s.
- Wpisz przewidywanie i naciśnij Start. Obserwuj, jak grzbiety zagęszczają się przed karetką.
- Porównaj przerywaną pomarańczową linię ze słyszaną wysokością na wykresie.
Zjawisko Dopplera
Gdy źródło fal się porusza, fale przed nim są ściskane, a fale za nim rozciągane. Dźwięk zawsze biegnie w powietrzu z tą samą prędkością, około 340 m/s, więc ściśnięte fale docierają do ciebie częściej: słyszysz wyższy dźwięk. Rozciągnięte fale przychodzą rzadziej: niższy dźwięk. Dlatego syrena czy samochód wyścigowy robi „iiiuuu”, gdy przejeżdża: wysoko, gdy się zbliża, szybki spadek, gdy mija, nisko, gdy się oddala. Dla źródła poruszającego się z prędkością v_s wysokość z przodu wynosi f·v ÷ (v − v_s), a z tyłu f·v ÷ (v + v_s). To samo zjawisko zachodzi ze światłem: radary policyjne i meteorologiczne mierzą prędkość ze zmiany częstotliwości odbitych fal, a astronomowie wiedzą z przesunięcia ku czerwieni ich światła, że odległe galaktyki oddalają się od nas.
Model skupiony na nauce
Dźwięk biegnie z prędkością 340 m/s w nieruchomym powietrzu bez wiatru, a słuchacze stoją w miejscu. Karetka jedzie po prostej ze stałą prędkością, a syrena się nie zmienia. W widoku ulicy dźwięk jest narysowany znacznie wolniej niż w rzeczywistości, aby było widać grzbiety, ale stosunek prędkości karetki do prędkości dźwięku jest zachowany. Wykres przy drodze używa prędkości, z jaką karetka się przybliża, od 2 s przed jej przejazdem do 2 s po nim, i pomija czas, w jakim dociera dźwięk. Odpowiedzi z dokładnością do 2% są dobre.