Effet Doppler

[invite968be57d]

Bonjour

C'est encore moi.................

Une ambulance passe. Le son est plus aigu quand elle s'approche et plus grave quand elle s'éloigne. C'est le iiiiiioooooo classique que tout le monde connait.
Et c'est la même chose si l'ambulance est arrêtée et qu'on s'en approche et qu'on s'en éloigne. Précision, il n'y a pas de vent.

Ce n'est pas çà qui m'intéresse.

L'ambulance s'approche de moi, sirène éteinte. Et le conducteur de l'ambulance actionne la sirène pendant une minute. Il consulte pour cela sa montre.
Moi, quand j'entends la sirène je démarre mon chronomètre. Et quand je ne l'entends plus, je l'arrête. Il indique 59 secondes et quelques dixièmes.
Si on connait la vitesse du son dans l'air et ces deux durées, on peut calculer la vitesse de l'ambulance. Sans savoir à quelle distance elle se trouve.
(la durée de mon chronomètre est un peu plus longue si l'ambulance s'éloigne).

On fait exactement la même expérience. Mais on ajoute une variable. Il y a du vent. Bien régulier et sans rafales. Peu importe sa direction. Peu importe son intensité. Mais elles (les deux) ne varient pas pendant le fonctionnement de la sirène et la lecture de mon chronomètre.
J'ai la même lecture sur le chronomètre.

Je fais une autre expérience.
L'ambulance est à l'arrêt. Je la vois dans le lointain. Je suis immobile.
Le conducteur actionne la sirène une minute. Le son me parvient (en retard) et je lis une minute sur mon chronomètre.
J'ajoute une variable. Ambulance et observateur immobiles. Donc immobiles un par rapport à l'autre. Mais il y a du vent. Régulier en intensité et en direction.
La sirène fonctionne une minute. Et je lis une minute sur mon chronomètre.

Il me semble qu'il y a une hypothèse si tout cela est correct. La vitesse du son ne dépend pas de la vitesse de la source.

Que pensez-vous de tout cela?

86cat
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[gts2]

Bonjour,

Il y a un problème dans l'expérience où l'ambulance circule avec du vent : l'indication du chronomètre dépend de la vitesse du vent et en particulier diffère de celle sans vent.

Sinon votre conclusion est exacte : "La vitesse du son ne dépend pas de la vitesse de la source." mais on est en mécanique et il faut préciser vitesse par rapport à quoi et c'est par rapport à l'air.

[penthode]

Bonjour
Il me semble qu'il y a une hypothèse si tout cela est correct. La vitesse du son ne dépend pas de la vitesse de la source.

Que pensez-vous de tout cela?

86cat

que c'est connu depuis 200 ans (à la louche)

idem pour la lumiére

[invite968be57d]

Bonjour Gts4

Merci d'être toujours là. J'ai l'impression d'un peu abuser......

"... mais on est en mécanique et il faut préciser vitesse par rapport à quoi et c'est par rapport à l'air...."
Vous avez entièrement raison. Et donc on enlève le sol. Et il ne reste que l'air..............
Et donc je prends un ballon sonde ambulance. Immobile dans l'air.
Et je me mets dans un autre ballon. Immobile lui aussi dans l'air.
Et donc je peux relier les deux ballons par une longue poutre bien rigide (et grande)

Le ballon sonde envoie un paquet d'ondes sonores pendant une minute. (= sirène pendant une minute...)
La poutre fait +/- 1000m. Le son 340m/s dans l'air. Et donc je reçois le son 3 secondes plus tard après l'émission. Et je ne le reçois plus 3 secondes après l'extinction.
Et pour moi, donc, la durée de fonctionnement de la sirène est de 1 min.

Les deux ballons se mettent en mouvement dans l'air (sans rotation, il me semble que c'est important. Je peux développer ...).
Le ballon sonde envoie un paquet d'ondes sonores pendant une minute.
Et je reçois le son 7 secondes après l'émission (par exemple, suivant la composition des vitesses...). Et je ne reçois plus le son 7 secondes après l'émission.
Et donc me semble-t-il, pour moi qui écoute la sirène, la durée est de 1 minute.

Je me trompe?

Il y a aussi le cas où les deux ballons ne sont plus immobiles un par rapport à l'autre (la poutre s'allonge par exemple).
Et là le temps "constaté" à l'émission (1 minute), n'est pas "le même" que celui constaté à la réception. Vent ou pas vent........

86cat

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Je me trompe?

si leur vitesse est constante, non, c'est juste.

Appliquer les formules n'est pas très compliqué, je conseille de lire en long, en large et en profondeur :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler
(l'article est assez complet et bien foutu et il ressemble assez bien à mon cours de physique de première année de fac )

Avertissement :

Attention, évidemment, de ne pas mélanger le cas classique et relativiste !!!!

Note que la durée apparente mesurée avec le signal sonore reçu est aussi affecté par l'effet Doppler (classique ou relativiste). A ne surtout pas confondre avec la dilatation du temps relativiste. Très différente.
(on a vite tendance à tout mélanger, c'est pas toujours évident)

[phys4]

Le ballon sonde envoie un paquet d'ondes sonores pendant une minute.
Et je reçois le son 7 secondes après l'émission (par exemple, suivant la composition des vitesses...). Et je ne reçois plus le son 7 secondes après l'émission.
Et donc me semble-t-il, pour moi qui écoute la sirène, la durée est de 1 minute.

Il y a aussi le cas où les deux ballons ne sont plus immobiles un par rapport à l'autre (la poutre s'allonge par exemple).
Et là le temps "constaté" à l'émission (1 minute), n'est pas "le même" que celui constaté à la réception. Vent ou pas vent........

Bonjour, C'est très clair.
Il y a une constante que vous pouvez utiliser pour vérifier vos raisonnements : L'émission de durée limitée envoie un certain nombre de périodes.
Le nombre de périodes reçues sera exactement identique pour tous les cas, donc si la période change, la durée change avec le même rapport.

[invite968be57d]

Rebonjour

Il pleut. Pfffffffff

Deedee
Merci pour la référence. Je viens encore d'un peu avancer (voir ci après Gts2). J'ai essayé de "rentrer" dans les équations de la relativité, enfin dans l'historique de leur mise en place. Einstein en final, mais avant il y a Maxwell, Poincaré, Lorentz... Mais là je manque de connaissances mathématiques (Maxwell: "...le rotationnel du champ électrique en fonction de la dérivée temporelle du champ magnétique...". C'est du chinois pour moi. Alors je suis retourné à l'expérience de Michelson. Et le forum Futura m'a gentiment conduit Young puis Fizeau et enfin Doppler. Et ouvert d'autres portes. Oui, je sais. Je devrais sérieusement me mettre aux mathématiques? Non. Je suis pensionné; et j'ai le temps de voir les choses "à ma façon".

Phys4
"... Un certain nombre de périodes..." : Ou un certain nombre de longueurs d'onde. D'où, pour la lumière, les termes durée de cohérence du train (paquet) d'ondes et épaisseur de cohérence du train d'ondes.
"... Donc si la période change, la durée change avec le rapport..." La fréquence elle, toujours pareille à elle même................
Cinq sur cinq.

Gts4
Il y a une erreur dans mon premier message. "...Si on connait la vitesse du son dans l'air et ces deux durées, on peut calculer la vitesse de l'ambulance..." Oui et non.....
On peut calculer la vitesse de l'ambulance dans l'air mais pas par rapport au sol. Pour çà, il faut connaître la vitesse du vent......... (merci Toto sur un autre forum; à César ce qui appartient à César...)
Pour arriver à mettre tout çà en ordre dans mon raisonnement, j'ai tracé une ligne du temps. Et les instants. t1. La sirène commence à émettre. t2. Elle arrête d'émettre. t3. L'observateur commence à entendre la sirène. t4. L'observateur n'entend plus la sirène. (t3 peut être avant t2... Cà dépend des distances et de la vitesse du son... Mais t4 ne peut pas être avant t2. L'observateur ne peut pas entendre la sirène qui n'émet plus. D'où le bang supersonique.....). Et j'ajoute les variables. Un. Le vent souffle. Deux. Mouvement émetteur/récepteur.

86cat

[invite968be57d]

Errata. Errata. Errata....

Non, la fréquence varie en fonction de la vitesse de l'émetteur par rapport au récepteur.

Mais elle ne varie pas si émetteur et récepteur sont immobiles un par rapport à l'autre. Si ils sont en translation uniforme (mru) tous les deux dans le milieu (le vide pour la lumière...) (et pas en rotation...Je dois éclaircir ce dernier point)
Désolé, mais je passe de Michelson à Doppler en aller retour.......... Mea culpa.

86cat