Effet doppler

[jeanemc2]

J'ai quelques questions ... relatives ! Question qui me gêne pour appliquer les formules telles que données, j'aime bien comprendre.

1/ Dans l'effet Doppler s'agit-t-il d'une question de vitesse relative, cad que par exemple si un véhicule s'éloigne, le son que je vais recevoir aura la vitesse standard soustraite de la vitesse d'éloignement ?

2/ Dans le cas de ce calcul de vitesse relative, comment faire avec une onde électromagnétique, notamment la lumière, puisque Einstein a postulé que la vitesse c (dans le vide) était une constante sans rapport avec le référentiel, que celui-ci soit en mvt relatif par rapport à la source ou pas ? (Si j'ai bien compris ce point). Comment justifier d'un effet Doppler si c est invariant selon le référentiel ? Comment même le justifier dans le cas d'un radar routier dont les cibles sont bien en deçà de c (donc hors Doppler relativiste, qui est une autre question je crois) ?

- J'ai trouvé une interprétation mais je ne sais pas si elle est correcte : dans les deux cas la vitesse de propagation reste celle donnée en standard ; 3E8 pour c et 340m/s disons pour Vson. C'est le train d'onde qui est étendu (ou contracté) mais le train d'onde se déplace à la vitesse standard. Est-ce exact ?

Une autre question ; le son se propage dans un substrat matériel, l'air. La lumière se déplace sans substrat matériel, l'éther n'existe pas ce qui aurait été prouvé l'expérience de Michelson–Morley. Est-ce que cela a à voir avec les questions que je me pose ?

Je suis perplexe vraiment perplexe ...
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[annjy]

Bsr,

niveau d'études ?

cette question parce qu'on va répondre
- soit de manière généraliste, et en expliquant simplement les phénomènes observés
- soit plus scientifiquement, avec les théories de relativité restreinte et/ou généralisée. (ce que, à vrai dire, je serai incapable de faire)

cdlt,
JY

[jeanemc2]

Je suis ingénieur en électronique mais mon activité consiste dans le soutien scolaire, jusqu'en terminale.

[annjy]

bsr,

Pour moi, il y a un bémol....

Ingénieur en électronique qui pose des questions de base sur l'effet doppler ????

Fin de la discussion en ce qui me concerne.
Désolé,
JY

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanemc2]

Quelqu'un d'autre peut-être ?

Le son provenant d'un véhicule qui s'éloigne à la vitesse 10m/s admettons, se propage-t-il dans l'air à sa vitesse nominale (disons 340m/s) , et donc nous le recevons à cette vitesse là, ou bien à 330m/s ?

Même question pour la lumière.

[Amanuensis]

Il y a effet Doppler dès qu'il y a onde progressive sinusoïdale. Le train d'onde est fixé en lui-même, ce qui nous intéresse c'est la perception (mesure) de ce train.

La période perçue est la durée de passage du récepteur sur les crêtes hautes (ou le double de la durée de passage du récepteur sur les 0, pareil).

Deux récepteurs allant à des vitesses différentes dans le sens de l'onde mesureront donc des périodes différentes, c'est l'effet Doppler.

Dans le cas d'une onde de pression dans l'air (son) ou de déformation élastique d'un milieu, la vitesse de progression de l'onde relativement au milieu est fixée par les lois physiques. Le résultat d'une mesure de la durée de la période dépendra de la vitesse relative du récepteur par rapport au milieu. L'onde a une fréquence intrinsèque, celle mesurée par un récepteur immobile par rapport au milieu.

Dans le cas d'une onde électro-magnétique il n'y a pas de milieu, par conséquence on ne peut parler ni d'une vitesse de l'onde par rapport au milieu, ni de la vitesse du récepteur par rapport au milieu, ni d'une fréquence intrinsèque de l'onde. Mais il n'en reste pas moins qu'un récepteur «passe» sur les crêtes et les nœuds, et donc peut mesurer une fréquence relativement à son horloge locale. Et que deux récepteurs en mouvement l'un par rapport à l'autre dans le sens de progression de l'onde mesureront des fréquences différentes.

[Nicophil]

Le son provenant d'un véhicule qui s'éloigne à la vitesse 10m/s admettons, se propage-t-il dans l'air à sa vitesse nominale (disons 340m/s) ?

Cela dépend du référentiel par rapport auquel le véhicule s'éloigne...

[jeanemc2]

Je connais le cours de terminale, le décalage dépend des vitesses, les formules sont données dans le cours.

"La vitesse de progression de l'onde relativement au milieu est fixée par les lois physiques" : ben la température et la pression dans le cas du son, et le milieu dans lequel se propage la lumière, dans l'eau c'est 200.000km/s. C'est ok.
"L'onde a une fréquence intrinsèque, celle mesurée par un récepteur immobile par rapport au milieu" : donc c'est bien ça, la vitesse de propagation dans le milieu n'est en rien modifiée, et comme tu as déjà écrit "La période perçue est la durée de passage du récepteur sur les crêtes hautes".

On a donc un allongement des longueurs d'onde parce que la source en mouvement étale son émission sur de la longueur, les crêtes hautes sont émises depuis des endroits différents (du fait du mvt). Mais l'onde, le train d'onde, se propage à sa vitesse intrinsèque. Le risque est de concevoir que ce serait comme l'exemple de la personne qui marche en sens inverse dans le train, ou bien comme calculer la vitesse d'un objet que l'on lance depuis un véhicule en mouvement.

Ici le différentiel de vitesse agit dans un contexte différent, il influe sur la longueur d'onde sans changer la vitesse de propagation de cette onde. L'onde a son moteur propre en quelque sorte.

J'ai fait quelques calculs dans le cas de la lumière. On me donne une formule relativiste avec racine(c-v/c+v) pour calculer le décalage.

Pour une vitesse d'éloignement non relativiste (une étoile qui s'éloigne à 2,56.10⁶ m/s). La formule donnée classiquement (delta f = f x v/c) et la formule relativistes donnent le même résultat.

Dans un cas de vitesse relativiste (0,3c) seule la formule relativiste donne le bon résultat. L'erreur est sensible avec l'autre formule (853,2nm au lieu de 894,4nm pour une source sur une raie de l'hydrogène donnée pour 656,3nm).

Donc dans les deux cas on ne modifie en rien la vitesse de propagation, ce qui dans le cas de la lumière permet de dire que l'on respecte le principe de Einstein qui veut que la lumière est reçue à sa vitesse c (sinon les conditions du milieu) quelques soient les référentiels et les mouvements réciproques. C'est aussi le cas du son de toutes manières.

La différence doit se fait sentir dans expérience de Michelson–Morley (du fait de l'absence de médium), c'est là ou j'en suis, si ce qui précède est juste.

[phys4]

Donc dans les deux cas on ne modifie en rien la vitesse de propagation, ce qui dans le cas de la lumière permet de dire que l'on respecte le principe de Einstein qui veut que la lumière est reçue à sa vitesse c (sinon les conditions du milieu) quelques soient les référentiels et les mouvements réciproques. C'est aussi le cas du son de toutes manières.

Je trouve un petit défaut dans cette explication : pour le son il existe un milieu et sa vitesse compte, ce n'est pas seulement une vitesse relative .
Pour le son la formule complète contient deux vitesses, celle de la source et celle du récepteur, qui interviennent différemment et les vitesses sont par rapport au milieu.
Pour la lumière, seule la vitesse relative compte, car il n'y a pas de milieu.