Γιατί η σειρήνα του ασθενοφόρου (ή της αστυνομίας) ακούγεται διαφορετικά καθώς περνά;

Η διαφορά στον ήχο της σειρήνας (ή της κόρνας ενός αυτοκινήτου ή ενός τρένου) οφείλεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται Φαινόμενο Ντόπλερ .

Φανταστείτε να οδηγείτε στο σπίτι κατά μήκος ενός δρόμου που έχει μια εκπληκτικά μικρή κίνηση. Ξαφνικά, ακούς το μακρινό κλάμα μιας σειρήνας. Πριν καν γυρίσεις το κεφάλι σου για να δεις, το μυαλό σου έχει ήδη καταγράψει ότι ένα ασθενοφόρο πλησιάζει τη θέση σου από πίσω. Η σειρήνα ακούγεται πιο δυνατά και πιο τρανταχτή καθώς το ασθενοφόρο πλησιάζει το αυτοκίνητό σας, αλλά μετά αλλάζει τον τόνο μόλις το ασθενοφόρο σας προσπεράσει, σχεδόν όπως μια τραγουδίστρια όπερας μπορεί να αλλάξει τη σιγανή φωνή της. Δεν μπορείτε να μην παρατηρήσετε τον μοναδικό, μεταβαλλόμενο ήχο της σειρήνας.

Οι σχεδιαστές σειρήνων πρέπει να είναι αρκετά έξυπνοι για να βρουν μια σειρήνα που αλλάζει τον τόνο της αυτόματα!

Αν αυτή η σκέψη σου έχει περάσει ποτέ από το μυαλό, τότε μπορεί να βρεθείς μπροστά σε μια έκπληξη! Στην πραγματικότητα, οι σειρήνες αιχμής δεν σας κάνουν να ακούτε διαφορετικούς τόνους της σειρήνας καθώς κινείται. Αντίθετα, είναι ένα εξαιρετικά απλό φυσικό φαινόμενο.

Το φαινόμενο Doppler

Αρχικά, ακούστε την αλλαγή του τόνου της σειρήνας από ένα πυροσβεστικό όχημα (πυροσβεστικό όχημα) στο παρακάτω βίντεο:

Παρατηρήστε πώς αλλάζει ο ήχος της σειρήνας καθώς το φορτηγό περνάει από την κάμερα; Αυτό είναι το περίεργο συμβάν για το οποίο θέλουμε να μιλήσουμε.

Αυτή η διαφορά στον ήχο της σειρήνας (ή της κόρνας ενός αυτοκινήτου ή ενός τρένου) οφείλεται σε ένα επιστημονικό φαινόμενο που ονομάζεται Φαινόμενο Ντόπλερ . Όπως πολλά άλλα φαινόμενα, το φαινόμενο Doppler πήρε το όνομά του από έναν επιστήμονα, τον Christian Doppler, στον οποίο πιστώνεται η ανακάλυψή του. Ο κόσμος μας είναι γεμάτος με γεγονότα και εμπειρίες καθημερινής ζωής που σχετίζονται με το φαινόμενο Doppler. Ας δούμε λίγο περισσότερα για το τι είναι στην πραγματικότητα το φαινόμενο Doppler.

Το φαινόμενο Doppler παρατηρείται όταν η πηγή ενός συγκεκριμένου συνόλου κυμάτων κινείται σε σχέση με τον παρατηρητή. Ας υποθέσουμε ότι στέκεστε στο πεζοδρόμιο και περιμένετε να διασχίσετε το δρόμο. Στην αριστερή άκρη της θέσης σας, βλέπετε ένα ασθενοφόρο να τρέχει προς την κατεύθυνση σας. Σε αυτήν την περίπτωση, η σειρήνα στο ασθενοφόρο είναι η πηγή των κυμάτων (ηχητικά κύματα, σε αυτήν την περίπτωση) και εσείς είστε ο παρατηρητής.

Φαινόμενη αύξηση στη συχνότητα κυμάτων

Καθώς το ασθενοφόρο σας πλησιάζει, η απόσταση μεταξύ της πηγής των κυμάτων και του παρατηρητή μειώνεται. Κατά συνέπεια, η σειρήνα ακούγεται πιο τσιριχτή καθώς το ύψος της σειρήνας που θρηνεί «ακούγεται» υψηλότερο από την αρχική της τιμή, καθώς τα ηχητικά κύματα φτάνουν σε εσάς «πιο συχνά». Θα πρέπει να σημειωθεί ότι δεν υπάρχει καμία απολύτως διαφορά μεταξύ της συχνότητας των αρχικών ηχητικών κυμάτων και των ηχητικών κυμάτων που σας πλησιάζουν. απλά αντιλαμβάνεστε ότι ο ήχος είναι υψηλότερος καθώς τα ηχητικά κύματα φτάνουν σε εσάς με πιο συχνό ρυθμό, επειδή η απόσταση ανάμεσα σε εσάς και το ασθενοφόρο κλείνει.

(Πηγή εικόνας:mail.colonial.net)

Φαινόμενη μείωση της συχνότητας κυμάτων

Αυτό μοιάζει πολύ με την περίπτωση που συζητήσαμε παραπάνω, αλλά αντίστροφα. Καθώς το ασθενοφόρο απομακρύνεται από εσάς, η απόσταση ανάμεσα σε εσάς (τον παρατηρητή) και τη σειρήνα (πηγή του ήχου) αυξάνεται. Επομένως, τα ηχητικά κύματα εξαπλώνονται σε μεγαλύτερη περιοχή, με αποτέλεσμα να νιώθετε ότι η σειρήνα ακούγεται χαμηλή ή απλά διαφορετική!

Άλλες περιπτώσεις του φαινομένου Doppler

Πηγή εικόνας:w3.shorecrest.org

Το παράδειγμα της σειρήνας του ασθενοφόρου είναι μόνο μία από τις πολλές περιπτώσεις όπου το φαινόμενο Doppler μπαίνει στο παιχνίδι. Η ίδια περίπτωση ισχύει για ένα αστυνομικό όχημα καθώς σας προσπερνά, και εκείνες τις δυνατές κόρνες του τρένου που ακούτε να πλησιάζουν στις γραμμές. Αυτά τα κοινά φαινόμενα φαίνεται να γοητεύουν πολλούς ανθρώπους, ιδιαίτερα λογοτεχνικά μυαλά, που κάνουν συγκρίσεις όπως «ο κρότος της κόρνας ενός φορτηγού» ή «η κραυγή της κόρνας ενός τρένου που πλησιάζει». Αντιλαμβάνονται αυτοί οι άνθρωποι ότι εισέρχονται άθελά τους στο βασίλειο της φυσικής όταν περιγράφουν αυτούς τους μοναδικούς ήχους;

Το φαινόμενο Doppler δεν παρατηρείται μόνο με κόρνες και σειρήνες, αλλά και σε ορισμένα εξαιρετικά βαρετά γεγονότα της καθημερινής ζωής. Για παράδειγμα, έχετε παρατηρήσει ότι ο ήχος του νερού της βρύσης που γεμίζει έναν κουβά αλλάζει καθώς αυξάνεται η στάθμη του νερού στον κάδο; Αυτή είναι μια απλή επίδειξη του φαινομένου Doppler εδώ!