Simulador do efeito Doppler
Equações desta simulação
| f₀ | Frequência da fonte f₀ (Hz) | a altura que a sirene emite, e que o motorista ouve | |
|---|---|---|---|
| c | Velocidade do som c (m/s) | 343 m/s no ar a 20 °C, 331 a 0 °C; 1.480 na água | |
| v_s | Velocidade da fonte v_s (m/s) | 30 m/s is 108 km/h | |
| v_o | velocidade do ouvinte em direção à fonte | 0 aqui: o ouvinte está parado | |
| θ | ângulo entre o movimento da fonte e a linha até o ouvinte | tomado quando o som que chega agora foi emitido; 0° é vindo direto para o ouvinte, 180° indo direto para longe | |
| f | frequência que o ouvinte escuta | mais alta enquanto a fonte se aproxima, igual a f₀ no ponto mais próximo, mais baixa quando se afasta |
Com os valores atuais:
| λ | comprimento de onda à frente e atrás da fonte | as cristas se apertam na frente e se esticam atrás; os círculos desenhados são uma crista a cada algumas dezenas |
|---|
Com os valores atuais:
| M | número de Mach | acima de 1 a fonte ultrapassa o próprio som | |
|---|---|---|---|
| α | semiângulo do cone de Mach | todas as frentes de onda se acumulam neste cone; quando ele passa pelo ouvinte, ele escuta o estrondo sônico |
Com os valores atuais:
Como usar o simulador do efeito Doppler
- Um carro com sirene anda pela estrada e passa por um ouvinte. Uma de cada poucas dezenas de cristas do som é desenhada como um círculo que se espalha a partir de onde o carro estava quando a emitiu; na frente do carro os círculos se amontoam, atrás eles se afastam.
- Leia a frequência que o ouvinte escuta, e a mudança em semitons, enquanto o carro se aproxima, passa e se afasta. Marque Tocar o que o ouvinte escuta para ouvir a conhecida queda do tom; o gráfico mostra a frequência contra a posição do carro, e o Conversor de velocidade passa as velocidades para km/h ou mph.
- Aumente a velocidade da fonte além da velocidade do som. Os círculos não conseguem mais ficar à frente do carro e se acumulam num cone, o cone de Mach; o ouvinte não escuta nada até o cone passar por ele, e então escuta ao mesmo tempo o som da chegada e o da partida: o estrondo sônico.
Perguntas frequentes
O que é o efeito Doppler?
A mudança na frequência que você ouve quando você e a fonte de uma onda se movem um em relação ao outro. Quando a fonte se aproxima, cada crista sai um pouco mais perto que a anterior, então elas chegam amontoadas e o tom é mais agudo; quando ela se afasta, chegam esticadas e o tom é mais grave. A fonte nunca muda a própria frequência.
Qual é a fórmula do efeito Doppler?
f = f₀ × (c + v_o) ÷ (c − v_s cos θ), em que f₀ é a frequência emitida, c a velocidade do som, v_s a velocidade da fonte, v_o a velocidade do ouvinte em direção à fonte e θ o ângulo entre o movimento da fonte e a linha até o ouvinte, no momento em que o som foi emitido. De frente, com o ouvinte parado, fica f = f₀ c ÷ (c − v_s) na aproximação e f₀ c ÷ (c + v_s) no afastamento.
Por que o tom cai de repente quando um carro passa?
Porque o ângulo θ vai de quase 0° a quase 180° no momento em que o carro está mais perto. Quanto mais perto da estrada você está, mais rápida é a virada e mais brusca a queda; longe da estrada o tom desce suavemente.
O que causa um estrondo sônico?
Uma fonte mais rápida que o som ultrapassa as próprias ondas. Todas as frentes de onda que ela emite se acumulam na superfície de um cone atrás dela, com semiângulo α tal que sen α = c ÷ v_s. O cone leva um salto brusco de pressão, e quando ele passa por você esse salto é o estrondo; ele acompanha o avião o caminho todo, não só quando ele rompe a barreira do som.
Diz que o WebGL está desativado.
A visualização 3D precisa de WebGL, que todo navegador atual tem. Ele pode ser desativado pela aceleração de hardware desligada nas configurações do navegador, ou por um driver gráfico muito antigo. Ligue a aceleração de hardware ou tente outro navegador.
Alguma coisa é enviada?
Não. A simulação é desenhada pelo seu próprio navegador com WebGL; nada é enviado a lugar nenhum, e ela continua funcionando offline depois que a página carrega.