Ex 2 Effet Doppler

IMRT3 2009-2010 Exercices : Effet DOPPLER
Ex 1 : klaxon
La fréquence du son émis par le klaxon d’une voiture vaut 880 Hz. Le véhicule se déplace à la vitesse
de 100 km.h-l. La célérité du son dans l'air est de 340 m.s-1.
1. Calculer la fréquence entendue par un observateur immobile lorsque la voiture se rapproche
2. Même question lorsque la voiture s'éloigne
Ex 2 Effet Doppler : DTS 2005
La fréquence reçue par un récepteur est différente de la fréquence émise par un émetteur quand
émetteur et récepteur sont en mouvement relatif . Nous vous proposons de retrouver ce résultat par un
calcul simple.
Soit un émetteur de «bips»
ultrasonores E qui se rapproche à la
vitesse v d'un récepteur R immobile.
1. Exprimer t1 , temps
mis par ce «bip » pour
arriver en R.
2. À quel instant 1 arrivera t-il en R ? (On rappelle que l'instant d'arrivée est égal à l'instant de
départ plus le temps de parcours).
3. Le deuxième «bip » est émis à l'instant t2 = T. A cet instant, à quelle distance L2
E se trouve-t-il de R ?
4. Combien de temps t2 mettra ce deuxième «bip » pour arriver en R ?
5. À quel instant  2 arrivera t-il en R ?
6. Le troisième «bip» est émis à l'instant t3 = 2 T. A cet instant, à quelle distance L3
E se trouve-t-il de R ?
7. Combien de temps t3 mettra ce troisième «bip » pour arriver en R ?
8. À quel instant  3 arrivera t-il en R ?
9. Calculer 1   2  1 puis  2   3   2 et conclure.
Ex 3 : Les ambulances.
Une ambulance se déplaçant sur une toute rectiligne est animée d'un mouvement uniforme
de vitesse V1 . Elle actionne sa sirène qui émet un son de fréquence fo . Un observateur immobile au bord
de la route entend un son de fréquence f1
1. Donner la relation entre fo, f1, V, et la célérité C de propagation des ondes sonores quand
l'ambulance se rapproche ou s'éloigne de lui ?
2. Comment varie le son perçu par l'observateur dans ces deux cas ?
3. L'observateur entend d'abord un son de fréquence f1 = 1 100 Hz quand l'ambulance se
rapproche de lui puis un son de fréquence f1 = 900 Hz. Que s'est-il passé ?
4. La célérité des ondes sonores vaut 330 m.s-1. Calculer la vitesse de l'ambulance en km/h.
Calculer les fréquences et les périodes vraies de la sirène.
Ex 4 : Sirène de bateau
1. Un bateau s'éloigne du port en direction d'une falaise à une vitesse de 8 m.s-1. Sa sirène émet
un son de fréquence 440 Hz. Calculer la fréquence du signal perçu par un observateur
resté au port ( la célérité du son dans l'air est de 340 m.s-1) .
2. Le son se réfléchit sur la falaise ; calculer la fréquence de l'écho pour un observateur resté au
port puis pour un observateur situé sur le bateau.
Ex 5 : Diapasons
Un diapason émet un La de fréquence 440 Hz ; il vibre en même temps qu'un second diapason identique, mais sur
une des branches duquel on a ajouté une surcharge ; on entend des "ouin-ouin" dont la période vaut 0,25 s.
Calculer la valeur de la fréquence du son émis par le second diapason.