آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
اثر دوپلر؛ تغییر بسامد صدای منبع متحرک
آژیر به سمتت بیاد، زیرتر می‌شنوی یا بم‌تر؟ منبع رو به راست و چپ حرکت بده و ببین موج‌ها جلوش فشرده و پشتش کشیده می‌شن.
آزمایش رو شروع کنبا بسامد ۵۰۰ هرتز و سرعت منبع ۴۰ متر بر ثانیه به راست شروع کن. دو شنونده ثابتن؛ خروجی سمت راست رو با سمت چپ بسنج.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
منبع رو به سمت شنوندهٔ راست حرکت بده
بسامد رو ۵۰۰ هرتز نگه دار. سرعت منبع رو یک بار صفر و بار دیگه ۴۰ متر بر ثانیه به راست بذار و بسامد شنیده‌شده و طول موج هر طرف رو بخون.
حدست چیه؟ وقتی منبع به شنوندهٔ راست نزدیک می‌شه، بسامد شنیده‌شده در سمت راست بالا می‌ره یا پایین؟
توضیح نتیجه رو ببین
در حالت سکون، هر دو شنونده ۵۰۰ هرتز می‌شنون و طول موج دو طرف ۰٫۶۹ متره. با حرکت منبع به راست، شنوندهٔ راست حدود ۵۶۶٫۰ هرتز و شنوندهٔ چپ ۴۴۷٫۸ هرتز می‌شنوه؛ طول موج جلوی منبع به ۰٫۶۱ متر فشرده و پشتش به ۰٫۷۷ متر کشیده می‌شه.
جهت حرکت رو برعکس کن
بسامد منبع رو ۵۰۰ هرتز و اندازهٔ سرعت رو ۴۰ متر بر ثانیه نگه دار. یک بار سرعت رو مثبت ۴۰ و بار دیگه منفی ۴۰ بذار و دو خروجی شنونده‌ها رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ با منفی کردن سرعت، کدوم شنونده بسامد بالاتر رو می‌شنوه؟
توضیح نتیجه رو ببین
با سرعت مثبت، شنوندهٔ راست جلوِ منبعه و ۵۶۶٫۰ هرتز می‌شنوه؛ با سرعت منفی، شنوندهٔ چپ جلو می‌افته و همون بسامد رو می‌شنوه. مقدار دو طرف جابه‌جا می‌شه، چون جهت نزدیک شدن عوض شده.
بسامد خود منبع رو دو برابر کن
سرعت رو ۴۰ متر بر ثانیه به راست ثابت نگه دار. بسامد منبع رو یک بار ۵۰۰ و بار دیگه ۱۰۰۰ هرتز بذار و بسامد شنیده‌شده و طول موج سمت راست رو بخون.
حدست چیه؟ با دو برابر شدن بسامد منبع، طول موج هم دو برابر می‌شه یا نصف؟
توضیح نتیجه رو ببین
بسامد شنیده‌شدهٔ سمت راست از حدود ۵۶۶ به ۱۱۳۲ هرتز می‌رسه؛ یعنی دو برابر می‌شه. طول موج از ۰٫۶۱ به ۰٫۳۰ متر می‌رسه و نصف می‌شه، چون سرعت صوت در این مدل ثابته.
پشت این حرکت چه خبره؟
حرکت منبع، فاصلهٔ موج‌ها رو عوض می‌کنه
lambda_right = (c - vs) / f; lambda_left = (c + vs) / f
منبع وقتی موج بعدی رو می‌فرسته، ممکنه جاش عوض شده باشه. اگر به شنونده نزدیک بشه، موج‌ها سمتش فشرده‌تر و طول موج کوتاه‌تر می‌شن؛ اگر دور بشه، فاصلهٔ موج‌ها بیشتره.
نزدیک شدن بسامد شنیده‌شده رو بالا می‌بره
f_right = f * c / (c - vs); f_left = f * c / (c + vs)
برای شنونده‌های ثابت و منبعی که به راست می‌ره، بسامد سمت راست از بسامد منبع بیشتر می‌شه و سمت چپ کمتر. اگر منبع به چپ بره، دو نتیجه جاشون رو عوض می‌کنن؛ اگر ثابت باشه، هر دو همون بسامد منبع رو می‌شنون.
بسامد و طول موج با سرعت صوت جور می‌شن
c = f * lambda
در هوای ساکن، سرعت صوت در مدل ۳۴۳ متر بر ثانیه‌ست. موج فشرده‌تر طول موج کوتاه‌تری داره و شنوندهٔ ثابتِ جلوی منبع بسامد بیشتری دریافت می‌کنه. سرعت منبع اینجا همیشه از سرعت صوت کمتره.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا صدای منبعی که از کنارم رد می‌شه ناگهان بم‌تر به گوش می‌رسه؟
وقتی منبع به سمتت نزدیک می‌شه، موج‌ها جلوی اون فشرده‌ان و بسامد بیشتری می‌شنوی. بعد از رد شدن، منبع ازت دور می‌شه؛ فاصلهٔ موج‌ها بیشتر و بسامد شنیده‌شده کمتر می‌شه. این تغییر بسامد به‌خاطر حرکت منبعه، نه اینکه خودِ منبع حتماً صدای متفاوتی تولید کنه.
سؤال‌های رایج
اگر منبع ثابت باشه هر دو طرف یک بسامد می‌شنون؟
آره. در این مدل وقتی سرعت منبع صفره، موج‌ها دور منبع هم‌فاصله‌ان و هر دو شنونده همون بسامدِ تولیدشده رو می‌شنون.
کدوم طرف صدای زیرتر می‌شنوه؟
سمتی که منبع بهش نزدیک می‌شه، بسامد بالاتری می‌شنوه. اگر منبع به راست حرکت کنه سمت راست جلوشه؛ اگر به چپ بره، سمت چپ.
چرا طول موج جلوی منبع کوتاه‌تره؟
سرعت صدا در هوا ثابته، اما منبع بین فرستادن موج‌ها جلو می‌ره. موج تازه از جای جلوتر شروع می‌شه و فاصلهٔ دو موج کمتر درمی‌آد؛ پس طول موج کوتاه‌تر می‌شه.
اگر منبع از سرعت صوت سریع‌تر بشه چه؟
این مدل به اون حالت نمی‌رسه؛ سرعت منبع رو تا ۱۰۰ متر بر ثانیه محدود کرده، کمتر از ۳۴۳ متر بر ثانیهٔ سرعت صدا. موج ضربه‌ای و دیوار صوتی اینجا شبیه‌سازی نمی‌شن.