Hiệu ứng Doppler
Cho chiếc còi chạy ngang màn hình, xem sóng âm dồn lại phía trước và giãn ra phía sau, rồi nghe cao độ hạ xuống.
Chuẩn: HS-PS4-1
1Tò mò
Một chiếc xe cứu thương lao qua: uiiii-uuuu. Tiếng còi nghe cao khi xe tiến lại gần và bỗng trầm xuống khi xe đi qua. Nhưng bác tài xế lại nghe một nốt đều đều suốt thời gian đó. Ai đúng, và chuyện gì xảy ra với âm thanh trên đường tới tai em?
2Khám phá
Hoạt động này cần màn hình lớn hơn
Hãy xoay ngang điện thoại, hoặc mở bài học trên máy tính bảng hay máy tính. Phần giải thích và câu hỏi bên dưới vẫn dùng được ở đây.
- Đặt tốc độ bằng 0. Các vòng tròn có dồn sát nhau về một phía không?
- Cho còi chạy nhanh hơn. Các vòng dồn lại ở đâu? Giãn ra ở đâu?
- Bấm Nghe nó chạy qua ở vài tốc độ khác nhau. Độ chênh cao độ thay đổi thế nào?
- Tăng tốc độ vượt quá 340 m/s, tốc độ âm thanh. Các vòng tròn tạo thành hình gì?
3Giải thích
Âm thanh lan ra thành vòng tròn
Còi phát ra liên tiếp những đợt sóng không khí bị nén, lan ra thành vòng tròn với tốc độ âm thanh (khoảng 340 m/s). Khi còi đứng yên, các vòng cách đều nhau, nên ai cũng nghe cùng một độ cao.
Khi nguồn sóng chuyển động, sóng dồn lại phía trước và giãn ra phía sau. Phía trước nghe âm cao hơn; phía sau, âm trầm hơn. Khi nhanh hơn chính sóng, chúng dồn thành hình nón: một tiếng nổ siêu thanh.
4Luyện tập
Khi xe cứu thương tiến về phía em, tiếng còi nghe…
5Tóm tắt
- Nguồn chuyển động phát mỗi sóng từ một chỗ mới.
- Sóng dồn lại phía trước (âm cao hơn) và giãn ra phía sau (âm trầm hơn).
- f′ = f × c : (c − v) khi tiến lại, và f × c : (c + v) khi đi xa.
- Ánh sáng cũng vậy: các thiên hà đang ra xa trông đỏ hơn.