L'Effet Doppler

Lorsqu'une ambulance passe, le son de la sirène nous parait aigu lorsqu'elle se rapproche, puis plus grave lorsqu'elle s'éloigne. Pourtant, le son émis ne change pas. Comment expliquer ce phénomène ?

 

Cliquez pour entendre l'effet Doppler appliqué à une voiture :

 

 

doppler-fizeau2-2.jpg

 

En fait, l’effet Doppler est une conséquence du changement de longueur d’onde lié au déplacement de l’objet. Puisque la longueur d’onde change, le nombre de périodes change également, et, par conséquent, la fréquence est modifiée.

 

Voici l’explication :

 

Dans le cas où l'ambulance s'approche, si la note émise est un LA (440 Hertz), cela signifie que le son émis a une fréquence de 440 périodes par seconde. Si l'ambulance met 10 secondes pour parcourir les 340 mètres qui nous séparent, nous entendons 440x10-4400-1.png  périodes.

 

Les premiers sons mettant une seconde pour nous parvenir, nous entendons les 4400 périodes en 9 secondes soit calcul-1.png périodes par seconde ce qui donne une fréquence d'environ 489 Hz qui est beaucoup plus proche d'un SI que d'un LA.

 

La formule donnant le rapport des fréquences (fr la fréquence reçue et fe la fréquence émise) en fonction de la vitesse de l’ambulance (v) et de celle du son (c) est : rapport-1.png

 

Conclusion : Lorsque l'ambulance s'approche, nous entendons des sons plus aigus (de fréquence plus élevée) que les sons émis.

 

Dans le cas où l'ambulance s'éloigne, si le note émise est toujours LA, sa fréquence est de 440 périodes par seconde. Si elle parcourt 340 mètres en 10 secondes, nous entendons toujours 440x10-4400-2.png périodes mais sur une période de 11 secondes puisque les sons émis en dernier mettent une seconde pour nous parvenir.

 

La fréquence entendue est calcul-2-1.png périodes par seconde ce qui donne une fréquence de 400 Hz qui est beaucoup plus proche d'un SOL que d'un LA.

La formule donnant le rapport des fréquences (fr la fréquence reçue et fe la fréquence émise) en fonction de la vitesse de l’ambulance (v) et de celle du son (c) est dans ce cas : rapport-2.png

 

Conclusion : Lorsque l'ambulance s'éloigne, nous entendons des sons plus graves (de fréquence plus basse) que les sons émis.

 

Remarque :

- Plus les vitesses sont grandes, plus les différences de fréquences perçues sont accentuées.

- Si la vitesse de l'appareil est supérieure ou égale à celle du son, la première formule n'a aucun sens. Dans ce cas, nous n'entendons rien lorsque l'appareil se rapproche.

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