Effet doppler

[invited776e97c]

Bonjour ,

J'ai pensé faire mon TIPE sur l'effet doppler , j'ai une première question : Est ce que ce sujet tient la route dans le cadre d'un TIPE (niveau MPSI) dans le sens où je pourrais traité le sujet dans tous les recoins sans problèmes (aucunes difficultés mathématiques) ? Puis j'aimerai bien que vous me présentiez certaines caractéristiques de cet effet et puis si je pouvais avoir quelques liens , je fais ma recherche à l'aide de google mais bon !



Ps: J'ai remarquer dans un article que ce sujet faisait appelle à la relativité et à ces équations , car pour le référentiel en mouvement , on a une dilatation du temps.Est ce que ceci s'avère problématique , car je pourrais utiliser ces équations en justifier les origines et sans avoir étudier la théorie de la relativité.


Voila merci d'avance.
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[erff]

Bonjour,

On peut parler d'effet dopler sans parler de relativité.
Un exemple concret : les radars automobiles marchent sur ce principe, on envoie un ultrason à la fréquence f et on récupère un ultrason à la fréquence f'...l'écart entre f et f' nous renseigne sur la vitesse du véhicule.

Pour modéliser cet effet, imagine un point O fixe qui émet des impulsions espacées régulièrement de T secondes et qui possède un récepteur.
On prend un point A qui se déplace à une vitesse v (dans un premier temps, on pourra considérer le problème en une dimension) en se rapprochant de 0, et on imagine que A réfléchit les impulsions envoyées par O...
- Il est très facile de calculer T ' le temps qui espace les impulsions reçues par O en fonction de T et de la vitesse de A.

Après pr compliquer le truc on peut se placer en 2D (va y avoir des cos et des sin mais le ppe reste le même).

[invite89cd7585]

Effectivement, il y a un effet Doppler classique et un effet Doppler relativiste.
L'effet Doppler classique se comprend bien avec un dessin des trains d'onde émis par un objet en mouvement : ils sont plus serré à l'avant car l'objet se rapproche constamment du train d'onde qu'il a émis précédemment, et inversement à l'arrière. Du coup, ça décale les fréquences. Ton prof de physique est à coup sûr capable de t'expliquer cette partie-là.
Pour l'effet Doppler relativiste, c'est moins simple de faire un dessin. Mais on trouve la même formule reliant décalage en fréquence à vitesse après calcul que dans le cas classique, à un facteur 1/2 près (et ton prof peut peut-être te l'expliquer si il n'a pas oublié ses cours de L3). Du coup, il me semble me souvenir que le calcul classique est tout simplement faux.
Mais du point de vue de la présentation, si tu ne veux pas faire de calculs affreux, je pense que tu peux tout à fait présenter à fond l'effet classique, puis dire "bon, en fait, un traitement correct de l'effet serait relativiste, et j'admets donc la formule suivante".
Ca permet d'expliquer ce qui se passe quand un camion de pompier te dépasse (dans ce cas, l'onde est une onde sonore). Ca permet surtout de mesurer des vitesses : radar et mesure de la vitesse d'expansion de l'univers (et ici, ce sont des ondes électromagnétiques).

[invite89cd7585]

Je viens de trouver une page où tu trouves tous les développements mathématiques, et apparemment, je me trompe, les deux calculs donnent le même résultat pour les faibles vitesses.
http://pagesperso-orange.fr/trounoir/effet_doppler.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited776e97c]

En effet , il serai mieux que je cible mon TIPE sur l'effet doppler étudié de facon classique , mais je ne peut en négliger comme vous l'avez effectivement préciser le fait que cette étude classique soit fausse et donc introduire la relativité . Donc ce que j'ai pensé faire , c'est utiliser les équations relativistes et les interprétations que j'ai besoin dans le cadre de mon TIPE sans en justifier l'origine , mais voila j'ai un doute quant au fait qu'on me blame d'utiliser des théories que je ne comprend pas ou qu'on me demande plus d'explications que je ne saurai donné .

J'aimerai faire également une expérience durant le TIPE ,assez rapide et pas trop chère , qui me permette bien d'en faire une présentation expérimentale .Mais bon est il possible de trouver une telle expérience?


Voila merci.

[Deedee81]

qui me permette bien d'en faire une présentation expérimentale .Mais bon est il possible de trouver une telle expérience?

Bonjour,

Pour le Doppler relativiste ça va être coton

Par contre pour le Doppler classique, c'est abordable, en particulier avec le son. Pourquoi pas un rail avec un récepteur fixe pour mesurer la longueur d'onde, un émetteur sur un chariot. Et on fait varier la vitesse du chariot.

[invite89cd7585]

A priori, si tu n'axes pas tout ce que tu racontes sur la relativité, et que tu montres ta compréhension du phénomène classiquement traité, il ne peut rien t'arriver de mal. Si tu ne parlais pas du tout de l'interpretation classique, et que tu sortais à tout bout de champ "on admet que", là ça irait mal.
Par contre, on te posera probablement des questions pour tester ta compréhension de la relativité. Sans voir les calculs, ça pourrait donc être bien de savoir pourquoi on a besoin de la relativité restreinte (on observe que la lumière va à c quel que soit le référentiel d'étude, et donc la transformation de changement de référentiel de Galilée est fausse), quelles sont ses implications directes (le temps dépend du référentiel, etc). Mais je pense que ces questions ne peuvent que te rapporter des points si tu y réponds bien.

Pour l'expérience que décrit Deedee81, c'est exactement ce qu'on nous a conseillé de faire quand j'ai passé l'agrégation, c'est donc une expérience pédagogiquement très adaptée. Le mieux serait de réussir à déplacer le chariot à vitesse constante, pour pouvoir mesurer sa vitesse à partir du déplacement de fréquence observé à l'oscilloscope (parce que les experiences qualitatives sont beaucoup moins impressionnantes que les experiences quantitatives).